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500W급 광섬유 레이저 출력 전송 모듈 End Cap의 구조 및 열전달 해석
A Study on the Structural and Heat Transfer Analysis of the 500W-Class Optical Fiber Laser Output Transmission End Cap Module 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.16 no.4, 2017년, pp.135 - 139  

고가진 (조선대학교 일반대학원 기계시스템공학과) ,  김재열 (조선대학교 기계시스템.미래자동차공학부) ,  허상휴 (포미(주))

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In recent years, the optical fiber laser has been widely used in industrial fields due to its excellent economical efficiency and its suitability for industrial applications. This usage has increased even further since the KW class Laser was developed. In this paper, structural analysis and heat tra...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문은 KW급 광섬유 출력 전송 모듈을 개발하기 위해 500W급 광섬유 레이저 출력 전송모듈의  출력특성의 안정성을 연구하였다. 구체적으로 열적, 구조적으로 500W급 END CAP의 효율적인 방열 구조 END CAP 하우징의 안정성을 평가하였다.
  • 본 연구는 고출력 광섬유 레이저 출력 전송 모듈 제작에 앞서 End Cap에 대한 구조 및 열적 안정성 평가를 연구하기 위해 End Cap Housing의 구조해석 및 열전달 해석을 진행하였으며 아래와 같은 결론을 도출하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고전적인 rod-type의 레이저의 문제점은 무엇인가? 품질 좋은 고출력 레이저를 얻기 위해서는 매질의 냉각이 필수적이며 고전적인 rod-type의 레이저는 rod의 내부와 표면의 온도차로 인해 rod 자체가 볼록 렌즈를 적용하여 레이저의 빔품질과 출력의 저하를 가져오는 등의 불안정한 형상을 야기시킨다. 이와 같은 현상을 줄이기 위해서는 매질의 냉각이 관건인데 매질의 냉각을 용이하기 위해 매질을 기하학적으로 변형하여 rod의 직경을 작게 하고 길이를 길게 함으로써 체적에 대한 표면적 비율을 높여 냉각 효율을 높이는 방식이 연구 되었는데, 이것이 광섬유 레이저의 유래라 할 수 있다[1].
고전적인 rod-type의 레이저의 문제점을 해결하기 위해 어떠한 연구가 진행되었나? 품질 좋은 고출력 레이저를 얻기 위해서는 매질의 냉각이 필수적이며 고전적인 rod-type의 레이저는 rod의 내부와 표면의 온도차로 인해 rod 자체가 볼록 렌즈를 적용하여 레이저의 빔품질과 출력의 저하를 가져오는 등의 불안정한 형상을 야기시킨다. 이와 같은 현상을 줄이기 위해서는 매질의 냉각이 관건인데 매질의 냉각을 용이하기 위해 매질을 기하학적으로 변형하여 rod의 직경을 작게 하고 길이를 길게 함으로써 체적에 대한 표면적 비율을 높여 냉각 효율을 높이는 방식이 연구 되었는데, 이것이 광섬유 레이저의 유래라 할 수 있다[1].
레이저는 매질의 종류에 따라 아떻게 분류되는가? 레이저는 매질 공진기 펌핑 소스로 구성되며 매질의 종류에 따라 가스 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저 그리고 광섬유 레이저 등으로 분류되고 있다 특히 고출력 레이저에 대한 산업계의 요구로 레이저 개발을 위한 요소기술에 대한 연구는 물론 시장을 형성하는 주요 산업으로 레이저가 주목받고 있다.
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참고문헌 (12)

  1. Han, Y. H., "Principle and Application of Fiber Lasers," Optical Science and Technology, Vol. 14, No. 2, pp. 58-33, 2010. 

  2. Kang, S. H., "Development of 10W Optical isolator part for optical fiber laser," 2011. 

  3. Sahu, Y. J., Payne, D. and Nilsson, J., "Ytterbium-doped Large-core Fiber Laser with 1 kW of Continuous Output Power," Electron Letters, Vol. 40, No. 8, pp. 470-471, 2004. 

  4. Kim, J. W., "Study on opical Fiber Cleaving by Using Femtosecond and Picosecond Laser," 2014. 

  5. Ahn, D. G., Kim, M. S., "A Study on Heat Transfer Characteristics of Laser Cutting for the CSP 1N Sheet Using High-power CW Nd:YAG Laser," Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 5, No. 1, pp. 51-58, 2006. 

  6. Kim, J. Y., You, K. J., Park, R., "Study on the Photoelectric Composite Cable for Hybrid Interconnection Implementation", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 16, No. 3, pp. 138-145, 2017. 

  7. Lee, S. T., Park, S. G., Choi, H. W., "CFRP Laser Joining Computer Simulation in a Parallel Kinematic Machine", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 16, No. 1, pp. 77-82, 2017. 

  8. Kang, D C., Kim, J. H., "A Study on the Corrosion Characteristics of a Metal Surface by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 16, No. 1, pp. 83-89, 2017. 

  9. Kang, B. S., Ahn, D. G., Shin, B. S., Shin, J. K., "A Fundamental Study on Polymer/Metal Additive Method using a UV Laser for Consumer-oriented 3D Helmet Products", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 15, No. 6, pp. 89-94, 2016. 

  10. Ye, K. H., Choi, H. W.,, "Laser Head Design and Heat Transfer Analysis for 3D Patterning", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 15, No. 4, pp. 46-50, 2016. 

  11. Kim, S. T., Lee, S. J. and Choi, Y. H., "Thermal Characteristics Analysis of a High Speed Spindle System by Using FSI Method," Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 13, No. 3, pp. 83-88, 2014. 

  12. Kim, W. H., Jung, B. H., Oh, M. H., Choi, S. W. and Kang, D. M., "Effect analysis in Laser Metal Deposition of SKD61 using AISI M2 Power," Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 14, No. 3, pp. 50-56, 2015. 

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