초록 ▼

1. 개발목표
- 10W대 파워의 레이저 광을 입력받아 30~60W대 파워로 증폭하는 증폭율 300%의 MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)방식 레이저 광 증폭기를 개발.
- 증폭모듈의 에너지 펌핑 구현방식은 End-Pumped방식의 구조를 갖고 펌핑 소스에너지의 파장 808nm의 레이저 다이오드를 사용하여 이를 파이버로 빔을 전송하고 광학계를 통한 최적의 구조를 도출한다.
- 2차년도에서는 파워 증폭율 300%의 레이저 광증폭기 개발을 목표로 펌프 광으로 사용하는 레이저 다이오드(

1. 개발목표
- 10W대 파워의 레이저 광을 입력받아 30~60W대 파워로 증폭하는 증폭율 300%의 MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)방식 레이저 광 증폭기를 개발.
- 증폭모듈의 에너지 펌핑 구현방식은 End-Pumped방식의 구조를 갖고 펌핑 소스에너지의 파장 808nm의 레이저 다이오드를 사용하여 이를 파이버로 빔을 전송하고 광학계를 통한 최적의 구조를 도출한다.
- 2차년도에서는 파워 증폭율 300%의 레이저 광증폭기 개발을 목표로 펌프 광으로 사용하는 레이저 다이오드(LD)의 온도 및 전류에 대한 출력 특성을 조사하며, 증폭기 출력의 안정화와 소비 전력 감소를 위한 최적의 조건을 찾는 업무를 수행.
- 본 부품은 증폭 모듈이므로 입력 되어지는 레이저빔의 성능에 따라 아래와 같은 성능 목표를 달성한다.
ㅇ 출력 : 증폭율 300%(입력/출력)
ㅇ 빔 사이즈 : ⍉3mm이하
ㅇ M² : 입력 M²값을 기준으로 1.1배 이내의 값을 목표로한다.(예- 모듈 전 단 M²값=1.5일때, 출력은 M²=1.65이하)
ㅇ 출력안정도 : ±5%
ㅇ 반복율 : 30Khz
ㅇ 펄스폭 : 입력 펄스폭 대비 10%이내(FWHM)
- 참여기관인 한국기술과학대학은 다이오드 레이저의 Rod에 펌핑하여 에너지가 여기 되는 최적의 조건을 주관기관과 이론을 정립하여 증폭기 펌프 광을 켜는 최적화 시간을 도출하고 이를 적용하여 구성된 증폭 모듈을 응용 시험할 조건을 제시 후 한국기술과학대학은 레이저 광증폭기를 실제 응용할 수 있도록 재료의 레이저 접합이나 절단과 같이 실제 산업분야에서 요구되는 공정에 적용하여 성능을 분석함.
ㅇ 기존의 10W대의 레이저와 레이저 광증폭기를 적용하여 300% 증폭되어진 레이저를 사용하는 경우를 비교함으로써, 레이저 광증폭기 적용시의 효과를 보다 면밀히 시험/분석함
ㅇ 이와 같은 시험 분석 결과를 지속적으로 주관기관인 로신예플리에 피드백 함으로써 2차년도 진행목표에 대한 목표설정의 보완점 등을 제시

2. 개발내용 및 결과
- 참여기관인 한국기술과학대학은 다이오드 레이저의 Rod에 펌핑하여 에너지가 여기 되는 최적의 조건을 주관기관과 이론을 정립하여 증폭기 펌프 광을 켜는 최적화 시간을 도출하고 이를 적용하여 구성된 증폭 모듈을 응용 시험할 조건을 제시 후 한국기술과학대학은 레이저 광증폭기를 실제 응용할 수 있도록 재료의 레이저 접합이나 절단과 같이 실제 산업분야에서 요구되는 공정에 적용하여 성능을 분석함.
- 증폭모듈의 에너지 펌핑 구현방식은 End-Pumped방식의 구조를 갖고 펌핑 소스에너지는
- 808nm의 레이저 다이오드를 사용하여 이를 파이버로 빔을 전송하고 광학계를 통한 최적의 구조를 도출한다.
- 레이저 발진 모듈레이션(30Khz) 주기와 레이저 다이오드의 드라이버와의 동기를 위하여 신호분기회로를 설계한다.
- 발열량이 줄어들므로 해서 수냉식이 아닌 TEC를 이용한 공랭식으로도 충분히 증폭기를 냉각할 수 있을 것으로 예상.

3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
ㅇ 핵심부품인 레이저 펌핑 모듈을 개발하여 낮은 출력의 1064nm파장을 갖는 레이저 발생장치에 부가적 요소 부품으로 적용 되어 출력의 등가적 증폭률을 다단 배열 형식의 방법으로 증폭하여 선택적 사용이 가능
ㅇ 발진동기화방식의 구현은 기존의 레이저 발생 장치의 발진 주파수와 증폭모듈을 동기화하여 소재의 발열을 최소화하고 주변 부가장치의 간소화를 실현하였으며 에너지 절감에도 큰 기대효과.
ㅇ 수입 의존도가 95%이상인 레이저 발생장치 대한 대체품과 기존 유휴 레이저 발생장치를 계속사용 할 수 있는 경제적인 대안이 필요.
ㅇ 수입 레이저 발생 장치의 원천 기술 확보와 국산화를 통하여 수입 억제와 대체효과를 꾀하고 산업용과 의료용에 사용되어지는 대체품 개발에 주력이 필요.

4. 적용분야
ㅇ 산업용: 레이저 마킹, LCD 페턴가공, LCD 필름절단, PCB 드릴링, 금속절단 및 용접
ㅇ 의료용: 제모기, 피부치료용, 치과시술용 등

(출처 : 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1최종보고서 제출서 ... 2제 출 문 ... 3부품소재기술개발사업 최종보고서 초록 ... 4목차 ... 9제1장 서론 ... 10 제1절 기술개발대상 부품·소재 ... 10 1. 부품·소재의 형상 및 명칭 ... 10 2. 부품·소재의 기능 ... 19 3. 부품·소재의 핵심기술 및 요소기술 ... 20 4. 국내·외 제품·기술 및 시장 현황 ... 22 제2절 기술개발 목표 ... 26 제3절 기술개발 내용 ... 29제2장 본론 ... 34 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 34 1. 기술개발의 목표 달성여부 ... 34 2. 기술개발의 내용 수행실적 ... 36 3. 기술적 해결방법 수행실적 ... 40 4. 기술개발의 내용에 대한 보호대책 수행실적 ... 44 5. 수요기업과의 협력방안 수행실적 ... 51 6. 정량적 목표에 대한 공인시험기관의 공인시험 결과 ... 54 7. 산업재산권 출원·등록 및 논문 게재·발표 ... 57 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 57 1. 수행주체별 담당내용 수행실적 ... 57 2. 수행주체별 협력 수행실적 ... 75 3. 수행주체별 인력 및 연구기자재·시설의 투입 실적 ... 76 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 79제3장 결론 ... 80끝페이지 ... 80