초록 ▼

□ 연구개요
○ 본 연구 과제는 전이금속 카바이드 나노소재를 기반으로 한 포화흡수 소자를 개발하고 이를 사용하여 중적외선 대역 광섬유 펄스 레이저를 개발하는 것을 최종 목표로 함.
○ 연차별 연구는 다음과 같음.
- 1차년도 : 전이금속 카바이드 나노소재의 비선형 포화흡수성 분석 및 중적외선 대역 포화 흡수 소자 개발
- 2차년도 : 전이금속 카바이드 나노소재 기반 포화흡수 소자를 이용한 Q-switching 수동형 마이크로초/나노초 중적외선 광섬유 레이저 기술 개발
- 3차년도 : 전이금속 카바이드 나노

□ 연구개요
○ 본 연구 과제는 전이금속 카바이드 나노소재를 기반으로 한 포화흡수 소자를 개발하고 이를 사용하여 중적외선 대역 광섬유 펄스 레이저를 개발하는 것을 최종 목표로 함.
○ 연차별 연구는 다음과 같음.
- 1차년도 : 전이금속 카바이드 나노소재의 비선형 포화흡수성 분석 및 중적외선 대역 포화 흡수 소자 개발
- 2차년도 : 전이금속 카바이드 나노소재 기반 포화흡수 소자를 이용한 Q-switching 수동형 마이크로초/나노초 중적외선 광섬유 레이저 기술 개발
- 3차년도 : 전이금속 카바이드 나노소재 기반 포화흡수 소자를 사용하는 모드잠금 펨토초 수동형 중적외선 대역 광섬유 레이저 기술 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 1차년도 목표 대비 연구결과
- MAXphase 물질인 Ti₂AlC와 Ti₃AlC₂, 그리고 MXene 물질인 Ti₃C₂, Mo₂C 에 대한 중적외선 대역 광학적 흡수도 측정
- Ti₂AlC 와 Mo₂C을 이용하여 광섬유 기반의 포화흡수 소자 제작
- 제작된 포화흡수 소자의 삽입 손실 및 Modulation Depth 등 기초 성능 분석
- 전이금속 카바이드 나노소재 이외의 포화흡수물질로서 위상학적 절연체인 Bi₂Se₃와 CoSb₃ Skutterudite 물질에 대한 포화 흡수성 연구를 부수적으로 수행함.
○ 2차년도 목표 대비 연구결과
- MXene 물질인 Ti₃CN 기반 포화흡수체를 이용한 2 μm 대역 Q-switching 레이저 구현
- MAXphase 물질인 Ti₂AlC 전이금속 카바이드 나노소재 기반 포화흡수체를 이용한 1.5 μm 대역 Q-switching 광섬유 레이저 구현
- 전이금속 카바이드 나나소재 이외의 포화흡수물질로서 전이금속 칼코겐화합물 (TMDCs)인 ReSe₂와 대한 전이금속 단일칼코겐화합물 (TMMCs)인 SnSe 물질에 대한 포화 흡수성 연구를 부수적으로 수행함.
○ 3차년도 목표 대비 연구결과
- MXene 물질인 Ti₃C₂ 전이금속 카바이드 나노소재 기반 포화흡수체를 이용한 중적외선 (2 μm) 대역 모드 잠금 광섬유 레이저 구현
- 전이금속 카바이드 나노소재 이외의 포화흡수물질로서 2 μm 대역에서 As₂Te₃ 와 CoSb₃ Skutterudite 물질에 대한 포화 흡수성 연구를 부수적으로 수행함.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 본 연구 시작 당시 전 세계적으로 거의 연구가 이루어지지 않았던 전이금속 카바이드 나노 소재의 광학적 특성 연구와 포토닉스 분야 응용 연구를 통하여 독자적인 원천기술을 확보할 수 있을 것으로 기대됨.
○ 전이금속 카바이드 나노소재 기반 중적외선 대역 포화흡수 소자 기술에 관한 연구를 통해 국내 중적외선 레이저 기술 발전에 이바지할 것으로 기대됨.
○ 현재 산업적, 군사적으로 중적외선 대역 광원이 중요한 기술로 각광받고 있는 가운데, 본 연구의 결과가 이러한 중적외선 분야의 광원 연구의 토대 지식으로서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대됨.
○ 현재 국내 레이저 산업에서 사용되는 펨토초 광섬유 레이저 광원은 주로 수입에 의존하는 실정이다. 본 연구 과제를 통해 얻게 되는 연구 결과와 레이저 기술 노하우 등을 통해 추후 기술 이전 혹은 핵심 광원의 국산화 및 비용절감의 효과를 가져올 수 있을 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) Bulk 구조의 전이금속 카바이드 나노소재 물질 박막 제작 및 특성 분석 ... 4
• 2) 전이금속 카바이드 기반 포화흡수체 실험적 구현 및 비선형성 측정 ... 5
• 3) Bulk 구조의 Bismuth Selenide (Bi2Se3) 기반 포화흡수체를 이용한 중저외선 (2 μm) 대역 모드잠금 레이저의 실험적 구현 (부수연구) ... 5
• 4) CoSb3 Skutterudite 위상학적 절연체 기반 포화흡수체를 이용한 1.5 μm 대역 모드 잠금 광섬유 레이저 구현 (부수연구) ... 6
• 5) Ti3CN MXene (2차원 전이금속 나노소재) 기반 포화흡수체를 이용한 중적외선 (2 μm) 대역 Q-switching 광섬유 레이저 구현 ... 7
• 6) Ti2AlC 전이금속 카바이드 나노소재 기반 포화흡수체를 이용한 1.5 μm 대역 Q-switching 광섬유 레이저 구현 ... 8
• 7) Bulk 구조의 Rhenium diselenide (ReSe2) 의 비선형 광 특성 연구 및 ReSe2 기반 포화흡수체를 이용한 1.5 μm 대역 모드잠금 레이저 구현 (부수연구) ... 9
• 8) Tin selenide (SnSe) 전이금속 모노칼코겐화합물의 에너지 밴드갭 계산 및 SnSe 기반 포화흡수체를 이용한 1.5 μm 대역 모드 잠금 광섬유 레이저 구현 (부수연구) ... 9
• 9) Ti3C2 MXene 전이금속 카바이드 나노소재 기반 포화흡수체를 이용한 중적외선 (2 μm) 대역 모드잠금 광섬유 레이저 구현 ... 10
• 10) CoSb3 Skutterudite 위상학적 절연체 기반 포화흡수체를 이용한 중적외선 (2 μm) 대역 모드 잠금 광섬유 레이저 구현 (부수연구) ... 11
• 11) As2Te3 기반 포화흡수체를 이용한 1.5, 2 μm 대역 모드 잠금 광섬유 레이저 구현 (부수연구) ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석(해당 시) ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 15
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 23
• 끝페이지 ... 39