초록 ▼

<연구의 필요성>
- 극초단 펨토초 레이저 광 빗 기반 정밀 광주파수 측정 및 분광 기술은, 2005년 노벨 물리학상이 관련 수여된 후, 다양한 초정밀 시간/주파수, 길이 및 분광 측정 분야로 활발히 확장되어 적용되어 음. 극초단 펄스 레이저의 높은 첨두출력과 비선형 광학현상을 이용하면, 다양한 파장대역의 광원 생성이 가능하며, 이와 같은 광원들은 시간/주파수 표준에의 안정화를 통해 기존 레이저들에 비해 차원이 다른 우수한 불확도와 가간섭성 또한 확보할 수 있음. 또한 높은 첨두출력을 통해, 플라즈마 생성기반 비열(non-th

<연구의 필요성>
- 극초단 펨토초 레이저 광 빗 기반 정밀 광주파수 측정 및 분광 기술은, 2005년 노벨 물리학상이 관련 수여된 후, 다양한 초정밀 시간/주파수, 길이 및 분광 측정 분야로 활발히 확장되어 적용되어 음. 극초단 펄스 레이저의 높은 첨두출력과 비선형 광학현상을 이용하면, 다양한 파장대역의 광원 생성이 가능하며, 이와 같은 광원들은 시간/주파수 표준에의 안정화를 통해 기존 레이저들에 비해 차원이 다른 우수한 불확도와 가간섭성 또한 확보할 수 있음. 또한 높은 첨두출력을 통해, 플라즈마 생성기반 비열(non-thermal)적 청정 가공이 가능한 유일한 광원임. 현재까지의 극초단 펨토초 레이저 기술은 주로 모드잠금된 티타늄 사파이어 레이저를 이용하여 개발되어 왔으나, 우수한 광학적 특성에도 불구하고, 큰 부피, 복잡한 광학정렬 과정과 하루 이상의 장기간 구동이 힘든 제한점으로 인해, 그 과학기술적 적용이 제한됨. 2000년 중반 이후 극초단 광섬유 펨토초 레이저 특성 안정화 및 고출력 증폭 기술의 등장으로 인해, 극초단 고출력 펨토초 레이저 기술의 다양한 과학기술적 응용 및 차세대 산업적 요구에 대한 대응이 가능해 지기 시작함.
<본 연구/개발의 의의>
- 본 연구는 극초단 광섬유 펨토초 레이저 공진기술, 고출력 증폭기술 및 응용을 위한 단일모드 증폭기술에 이르기까지 전반적인 광출력 및 광주파수 특성의 고안정화 기술의 개발에 관한 것으로, 차세대 극초단 고출력 펨토초 레이저의 초정밀 가공/측정/검사 기술을 위한 핵심기반 원천기술임. 이러한 핵심기반기술에 대한 기술도입단계에서의 전략적인 국가 지원을 통한 기반확립이 반드시 필요하였으며, 본 일반연구자사업을 통해, 극초단 고출력 광섬유 레이저 개발 및 그 특성의 안정화와 관련한 우수 원천기술들을 충실히 확보함
<연구내용>
- 본 연구에서는, 아래의 네 가지로 대별되는 세부 연구주제를 이론/실험적으로 3년의 사업기간동안 개발/확보하였으며, 그 결과 대표적으로 아래의 성능을 구현하였음.
● 광섬유 펨토초 레이저 광 빗의 시간/주파수 표준에의 장기간 고안정화 기술개발:
10^-12 이하 주파수 안정도 확보
● 극초단 광섬유 펨토초 레이저 공진기의 광출력 장기간 고안정화 기술개발:
0.1 % 이하 광출력 안정도 확보, 150 fs 이하 펄스 폭 확보 및 200 nm 이상 파장 대역폭 확보
● 고출력 광섬유 펨토초 레이저 증폭 광출력/광주파수 장기간 고안정화 기술개발:
130 mW 이상 오실레이터 광출력 확보 및 2 % 이하 광출력 안정도 확보
● 광섬유 광 빗의 추출/증폭된 단일모드의 광주파수 장기간 고안정화 기술개발:
100 kHz 이하 선폭 구현 및 10 GHz 이상 주변모드 억제
<정량적 연구성과>
국제학술지논문 9편, 국제학술대회발표 19건, 국내학술대회발표 23건, 국내지식재산권 16건 출원, 국제지식재산권 2건 출원, 수상 2회, 초청강연 5회
<기대효과>
- 본 연구는 초고속 광학을 위한 고출력 고안정 극초단 광섬유 펨토초 레이저의 개발에 관한 것으로, X선에서 THz 영역에 이르는 전 대역에서 높은 가간섭성을 갖는 광원을 구현할 수 있는 핵심 원천기술을 확보할 수 있도록 할 뿐 아니라, 이를 바탕으로 현재 초정밀 가공/측정/검사 기술들이 제한된 광원을 사용함으로써 봉착하고 있는 다양한 분야의 근원적인 한계들을 해결할 것으로 기대됨. 나아가, 초고속 광학기술에 있어서 세계 최고 수준으로의 기술도약 및 선도적 입지 구축을 가능하게 하는 핵심 기반기술로 평가됨.
● 고안정화 펨토초 레이저를 이용한 차세대 전대역 가간섭 광원의 핵심 기반기술 확보
● 전대역 고안정 광주파수 및 길이 표준기술의 확립
● 차세대 반도체, 디스플레이 등의 생산, 공정 및 측정/검사 핵심기술 선점
● 차세대 디스플레이 비열 초미세 전극 가공 및 리페어 응용 원천기술

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목 차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 18
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 20
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 21
• Ⅲ. 연구성과 ... 22
• 끝페이지 ... 30