초록 ▼

□ 연구개요
○ 본 연구 과제는 위상학적 절연체를 기반으로 하며 중적외선 대역에서 동작하는 광대역 포화흡수 소자를 개발하고 이를 사용하여 Thulium 첨가 광섬유를 기반으로 하는 고출력 초 단펄스 레이저를 개발하는 것을 최종 목표로 함.
○ 연차별 연구 내용은 다음과 같음.
-1차년도: 위상학적 절연체들의 비선형 포화흡수성의 비교 분석 및 중적외선 대역 포화흡수 소자 개발.
-2차년도: 위상학적 절연체 기반 포화흡수 소자를 사용하는 수동형 Q-switching 마이크로 초/나노초, 고출력 2μm 광섬유 레이저

□ 연구개요
○ 본 연구 과제는 위상학적 절연체를 기반으로 하며 중적외선 대역에서 동작하는 광대역 포화흡수 소자를 개발하고 이를 사용하여 Thulium 첨가 광섬유를 기반으로 하는 고출력 초 단펄스 레이저를 개발하는 것을 최종 목표로 함.
○ 연차별 연구 내용은 다음과 같음.
-1차년도: 위상학적 절연체들의 비선형 포화흡수성의 비교 분석 및 중적외선 대역 포화흡수 소자 개발.
-2차년도: 위상학적 절연체 기반 포화흡수 소자를 사용하는 수동형 Q-switching 마이크로 초/나노초, 고출력 2μm 광섬유 레이저 개발.
-3차년도: 위상학적 절연체 기반 포화흡수 소자를 사용하는 모드잠금 700 펨토초 미만의 고출력 2 μm 광섬유 레이저 개발.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 1차년도 목표 대비 연구결과
- 다양한 위상학적 절연체 중 Bi₂Te₃와 In_0.2Co₄Sb₁₂에 대한 물리 광학적 특성 분석 수행
- Bi₂Te₃와 In_0.2Co₄Sb₁₂를 이용하여 광섬유 기반 포화흡수 소자 제작 및 기초 성능 분석
-위상학적 절연체 이외의 관심 받는 포화흡수물질로서 2차원 Transition Metal Dichacogenides (TMDs)인 WSe₂와 Gold Nanorods에 대한 포화 흡수성 연구를 부수적으로 수행함.
○ 2차년도 목표 대비 연구결과
- Bi₂Te₃ 위상학적 절연체와 In_0.2Co₄Sb₁₂ Filled Skutterudite 위상학적 절연체 기반 포화흡수체를 이용한 2 μm 대역 Q-switching 레이저 구현
-위상학적 절연체 이외의 관심 받는 포화흡수물질로서 2차원 Transition Metal Dichacogenides (TMDs) 물질 중 하나인 WTe₂와 Gold Nanorods에 대한 포화 흡수성 연구를 부수적으로 수행함.
○ 3차년도 목표 대비 연구결과
- Bi₂Te₃ 위상학적 절연체와 Bi₂Te₃ 위상학적 절연체 기반 포화흡수체를 이용한 2 μm 대역모드 잠금 레이저 구현
- 위상학적 절연체 이외의 관심 받는 포화흡수물질로서 새로운 2차원 물질은 MXene에 대한 포화 흡수성 연구를 부수적으로 수행함.

□ 연구개발결과의 중요성
○ 본 연구 시작 당시 국내에서 위상학적 절연체를 기반으로 하여 포화흡수 소자를 개발하려는 연구 과제가 공식적으로 수행된 적이 없었음.
○ 새로운 Dirac 물질인 위상학적 절연체를 이용하여 중적외선 대역인 2 μm 대역 펨토초 레이저를 만들어 낼 수 있는 고성능의 포화흡수 소자를 개발함으로써, 국내 중적외선 광섬유 기술 발전에 이바지할 것으로 기대됨.
○ 위상학적 절연체 기반 중적외선 2 μm 대역 레이저 개발 연구는 전 세계적으로도 일부 몇몇 그룹에서만 극히 제한적으로 수행되고 있는 실정이기에 본 연구개별결과는 전 세계를 선도하는 기술적 선두주자로서의 한국의 위치를 확보하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 1) Bulk 구조의 위상학적 절연체 박막 제작 및 포화흡수 특성 분석 ... 4
• 2) Tungsten Disulfide(WS2) 기반 포화흡수체를 이용한 2 μm 대역 모드잠금 레이저의 실험적 구현 ... 7
• 3) 금나노막대(Golnd Nanorod) 기반 포화흡수체를 이용한 고에너지 Q-switching 광섬유 레이저 구현 ... 9
• 4) 벌크 구조 Bismuth Terullride (Bi2Te3) 위상학적 절연체 기반 포화흡수체를 이용한 2 μm 대역 Q-switching 광섬유 레이저의 실험적 구현 ... 11
• 5) ln0.2Co4Sb12 Filled Skutterdites(FSs) 기반 포화흡수체를 이용한 2 μm 대역 Q-switching 광섬유 레이저 구현 ... 13
• 6) Ti3CNTX Metallic MXene 기반 포화흡수체를 이용한 2 μm 대역 모드잠금 광섬유 레이저 구현 ... 15
• 7) Bi2Te3, Bi2Se3, CoSb3, In0.2Co4Sb12 위상학적 절연체 물질들의 에너지 밴드갭 계산을 통한 중적외선대역 포화흡수체로의 이용 가능성에 관한 연구 ... 17
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 29
• 끝페이지 ... 43