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[국내논문] 광선 추적 프로그램을 이용한 펨토초 펄스 광학계의 보상설계
Dispersion Compensation of an Optical System for Femtosecond Pulses Using a Ray-Tracing Program 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.29 no.1, 2018년, pp.1 - 6  

김서영 (인하대학교 물리학과) ,  이현용 (인하대학교 물리학과) ,  김태영 (인하대학교 물리학과) ,  임정은 ((주)뮤텍코리아) ,  김철원 ((주)뮤텍코리아) ,  황보창권 (인하대학교 물리학과)

초록
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본 연구에서는 광선추적 소프트웨어를 이용하여 광학계의 광경로를 계산한 후, 이를 이용하여 위상, 그룹지연(GD), 그룹지연분산(GDD), 그리고 3차지연분산(TOD)를 계산하였다. 프리즘 쌍과 회절격자 쌍을 이용한 펄스 압축기를 설계하였으며, 실제 펨토초 광섬유 레이저의 GDD를 0으로 보정하는 펄스 압축기를 전산시늉하였다. 또한, 회절격자 쌍과 렌즈 쌍, 혹은 거울 쌍을 이용한 펄스 확장기를 설계하였다. 본 연구 결과는 광학계의 분산특성 계산과 극초단 펄스 레이저 광학계의 성능 향상에 활용할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, ray-tracing software was used to calculate the optical path length of an optical system. Using the optical path length, the optical phase, group delay (GD), group delay dispersion (GDD), and third-order dispersion (TOD) of the optical system were obtained. Pulse compressors using a pr...

주제어

#그룹 지연 분산   #첩 펄스   #펄스 압축기   #펄스 확장기   #펨토초  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 이와 같은 방법을 이용하여 광학계의 광경로 P(ω)부터 위상 Φ(ω)를 계산하고, 이를 미분하여 GD, GDD 그리고 TOD를 계산하고자 한다[7,8].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
패터닝 기술 및 미세 커팅 가공기술에 장 펄스레이저를 사용할 때 나타나는 문제점은 무엇인가? 여러 산업 분야에서 나노초(nanosecond, 10-9 s), 피코초(picosecond, 10-12 s) 등의 장펄스 레이저(long pulse laser)가패터닝 기술 및 미세 커팅 가공기술에 활용되고 있다. 이와 같은 장 펄스레이저를 사용하면 공정 부위에 열 에너지에 의한 용융 지역(melting zone)이 발생하며, 주변으로 열에너지가 전달되는 열 효과(thermal effect) 현상이 일어난다. 또한 레이저 빔을 맞아 매질 표면에서 떨어져 나온 입자들이 다시 레이저 빔과 반응하고, 열에너지를 가진 입자들이 서로 뭉쳐수 마이크론 크기의 덩어리가 생성되어 표면이 고르지 못하게 되며, 열 전달에 의한 충격파로 인하여 미세 균열 및 표면 손상이 발생하기도 한다
펄스 길이가 짧은 펨토초 레이저를 사용할 때, 얻을 수 있는 장점은? 이에 따라서 공정 부위 주변부에 피해를 입히지 않는 정밀한 가공의 중요성이 커지게 되었고, 최근 극초단 펨토초(femtosecond, 10-15 s) 고출력 레이저 시스템을 이용한 가공기술이 증가하고 있다[1]. 펄스 길이(laser pulse duration)가짧은 펨토초 레이저를 사용하면 물질의 주변부에 열 에너지를 전달하지 않아 열 손상이 적으며 충격파에 의한 미세 균열이 생기지 않는다. 즉, 장펄스 레이저에 비해 공정 표면 주변에 손상을 덜 입히고 표면이 고르게 가공되어 미세 공정에 유리하다.
용융 유리 평판의 분산을 위해 이용한 방법은 무엇인가? 본 연구에서는 광선추적프로그램인 ZEMAX를 이용하여 광학계를 지나는 광경로를 계산하였으며, 위상으로부터 GD,GDD 그리고 TOD 등의 분산을 계산하였다. 단순한 광학계의 경우 광선추적을 이용한 GDD와 이론값이 일치함을 보여주었다. 이와 같은 방법으로 용융 유리 평판의 분산을 계산하였으며, 용융 유리 평판이 갖는 양의 GDD를 0이 되도록 프리즘 쌍 및 회절격자 쌍을 이용하여 보상설계를 하였다.
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