초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
파장당 200mJ 이상의 출력과 750ps이하의 펄스폭을 갖는 4파장 피코초 레이저 개발 및 진단 시스템의 개발

□ 개발내용 및 결과
4파장 피코초 레이저의 개발을 위해서 본 연구팀은 먼저 레이저빔 단면이 TEM00모드를 갖고, 펄스폭은 수ns인 oscillator를 만들고 이것의 출력을 액체에 통과시켜 그곳에서 stimulated Brilluoin Scattering에 의한 펄스압축 현상이 일어나는 것을 이용하여 약 450ps의 1064nm 파장을 발진시켰다. 여기에서

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
파장당 200mJ 이상의 출력과 750ps이하의 펄스폭을 갖는 4파장 피코초 레이저 개발 및 진단 시스템의 개발

□ 개발내용 및 결과
4파장 피코초 레이저의 개발을 위해서 본 연구팀은 먼저 레이저빔 단면이 TEM00모드를 갖고, 펄스폭은 수ns인 oscillator를 만들고 이것의 출력을 액체에 통과시켜 그곳에서 stimulated Brilluoin Scattering에 의한 펄스압축 현상이 일어나는 것을 이용하여 약 450ps의 1064nm 파장을 발진시켰다. 여기에서 발진된 레이저의 출력은 과제의 목표치인 200mJ에 도달하지 않아 증폭 시스템을 구성하여 최대출력 500mJ, 1064nm 파장, 450ps 펄스폭을 갖는 레이저를 제작하였으며, 이러한 피코초 레이저를 비선형 결정에 입사시켜 2차 조화파 발생을 통하여 532nm의 파장을 가지며, 480ps 펄스폭을 갖는 2 번째 파장을 발진 시켰고, 3 번째 파장인 785nm의 파장을 만들기 위해 Q-switched 레이저를 펌프광으로 하고 타이사파이어 결정을 능동매질로 하는 Gain switched laser를 제작하여 파장 785nm, 펄스폭 650ps, 출력 200mJ 을 얻었다. 또한, 4번째 파장인 585nm는 고체염료셀을 두 번째 파장인 532nm 광원을 펌프광으로 하여 파장 585nm, 펄스폭 650ps, 출력 200mJ을 얻었다.

□ 기술개발 배경
○ 색소병변 치료를 위한 초고속 스위칭 기술의 필요성
- 선택적 광열분해(selective photothermolysis) 이론에 입각하였을 때 nasosecond 수준의 경우 200-500 nm 정도의 색소 입자를 치료할 수 있음. nsec 의 펄스폭을 갖는 QS 레이저로 치료 시 주변조직에 열손상이 가해져서 염증반응을 유발해서 염증후과색소 침착을 남기게 되어 오히려 병변이 악화되어 질환과 미용적 측면에서 부작용을 야기함. 따라서 선택적이면서 열확산을 최소화하는 레이저가 필요함.

○ 파장 가변형 기술의 필요성
- 미국 성인(18-50세)의 약 25%가 문신을 갖고 있음. 이들 중 약 20%가 문신을 지우길 원하며, 실제로 6% 정도는 문신을 지우기 위한 시술을 받는다고 보고됨 (Astrong ML, et al. Arch Dermatol 2008;144(7):879-884)
- 최근에는 젊은 층에서 다양한 색상을 표현하며 개성을 강조하는 방향의 문신을 선호하는 추세로 변화하고 있으며, 전문가 문신의 경우 검은 색조의 경우도 기존의 carbon 소재 대신에 여러 색소를 혼합하여 특색 있는 검은 색소를 만드는 방법도 적용되고 있어 보다 넓은 범위의 색상을 치료할 수 있는 레이저의 필요성이 증가됨(Izikson L, et al. Laser Surg Med 2010;42:640-646)
- 현재의 문신 제거 레이저는 nasosecond Q-switching 기반의 레이저를 특정 색소에 특이적으로 흡수되는 파장을 선택해서 발산하는 방식으로 제작되고 있음. 즉, 레이저 별로 차이가 있지만 다양한 색소를 모두 제거하지는 못하고 있는 실정임.
- 또한 색소는 피부 표면 가까이 있는 표피에서부터, 심부 진피까지 다양하게 존재할 수 있음
- 이러한 점에서 파장가변형 레이저 개발은 이러한 치료 수요를 충족시키면서 불필요한 에너지의 전달을 최소화 하는 최고의 효율을 줄 수 있다는 점에서 시장 선도형 제품으로써 뿐만 아니라 의료적인 측면에서도 매력적이라고 할 수 있음

□ 핵심개발 기술의 의의
SBS현상을 이용한 ns 펄스의 압축을 통한 피코초 레이저 발진 및 Gain switching을 이용한 피코초 레이저 발진 기술은 의료용 레이저 생산에 있어서 새로움이 있으며, 제작된 레이저의 펄스폭 안정성 및 출력 안정성 등의 특성이 우수하여 많은 관심을 받을 수 있으리라 사료된다.

□ 적용 분야
문신제거, rejuvenation 등

(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• 목차 ... 19
• 제 1 장 서론 ... 20
• 제 1 절 과제의 개요 ... 20
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 21
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 21
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 22
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 22
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 42
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 42
• 제 3 장 결과 ... 43
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 43
• 3-1-1. 최종년도의 연구개발 추진 일정 ... 43
• 3-1-2. 연구개발 추진 실적 ... 44
• 3-1-3.기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 89
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 100
• 3-2-1 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 100
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 100
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 101
• 제 4 장 사업화 계획 ... 102
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 102
• 제 2 절 사업화 계획 ... 102
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 104
• 부 록 ... 105
• 끝페이지 ... 196