초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
⦁모드 잠금 기술 기반의 색소병변 치료용 레이저 의료기 개발 및 이를 통한 전임상 연구
전체 내용
- 피부질환 치료용 극초단 레이저 의료기 시작품 개발
- 피부 레이저 의료기의 전임상 연구

1단계
(해당 시 작성)
목표
⦁모드 잠금 기술 기반의 색소병변 치료용 레이저 의료기 개발 및 이를 통한 전임상 연구
내용
⦁모드 잠금 기반 종자 펄스 발생 기술 개발
- 마스터 오실레이터 제작 및 안정화
⦁극초단 광펄스 증폭 기술

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
⦁모드 잠금 기술 기반의 색소병변 치료용 레이저 의료기 개발 및 이를 통한 전임상 연구
전체 내용
- 피부질환 치료용 극초단 레이저 의료기 시작품 개발
- 피부 레이저 의료기의 전임상 연구

1단계
(해당 시 작성)
목표
⦁모드 잠금 기술 기반의 색소병변 치료용 레이저 의료기 개발 및 이를 통한 전임상 연구
내용
⦁모드 잠금 기반 종자 펄스 발생 기술 개발
- 마스터 오실레이터 제작 및 안정화
⦁극초단 광펄스 증폭 기술 개발
- Thin-rod amplifier (TRA) 제작 및 소형 모듈화
⦁광펄스 특성 제어 기술 개발
- 파장변환 (2차 조화파) 기술
- 펄스 확장 압축모듈 제작 및 펄스폭 가변 기술 개발
- 펄스 피커 모듈 제작 및 펄스 반복율 조절 기술 개발
⦁시스템 집적화 및 시작품 제작
- LDD/TEC/Chiller 최적화 및 모듈화
- 연접식 빔 전달부, 핸드피스
⦁전임상 연구
- 피부 레이저 의료기 유효성 검증
- 플루언스/펄스폭/파장에 따른 효과 연구

해당 연도
목표
⦁종자 펄스 발생 및 증폭 기술, 광펄스/전기전자/냉각 제어 기술 개발
내용
⦁모드 잠금 기반 종자 펄스 발생 기술 개발
- 마스터 오실레이터 제작 및 안정화
- 종자 펄스 발생기 : 100 mW, 500 kHz, 1030 nm
⦁극초단 광펄스 증폭 기술 개발
- Thin-rod amplifier (TRA) 기반 1단 증폭기
: 3 W, 500 kHz, 1030 nm
⦁광펄스 특성 제어 기술 개발
- Diffraction grating(DG) 기반 펄스폭 압축 및 가변
: 펄스폭 < 10 ps
⦁전기전자제어 및 냉각부 기술 개발
- LDD/TEC/Chiller를 통한 광펌핑 및 냉각 제어

연구개발성과
⦁계획 대비 실적
당해연도 목표(주요내용)
∎모드잠금 기반 종자 펄스 발생 기술 개발
- 마스터 오실레이터 제작 및 안정화
- 종자 펄스 발생기 : 100 mW, 500 kHz, 1030 nm
∎극초단 광펄스 증폭 기술 개발
- Thin-rod amplifier (TRA) 기반 1단 증폭기 설계 및 제작
: 3 W, 500 kHz, 1030nm
∎광펄스 특성 제어 기술 개발
- Diffraction grating(DG) 기반 펄스폭 압축기 제작
: 펄스폭 가변 < 10 ps
∎전기전자제어 및 냉각부 기술개발
- LDD/TEC/Chiller를 통한 광펌핑 및 냉각 제어

목표 달성 현황 또는 당해연도 실적
∎모드잠금 기반 종자 펄스발생 기술 개발
- 광섬유형 마스터 오실레이터 제작, 패키징 및 안정화
- 종자 펄스 발생기 : 110 mW, 500 kHz, 1030.9 nm, 578 fs 달성
∎극초단 광펄스 증폭 기술 개발
- Thin-rod amplifier (TRA) 기반 1단 증폭기 제작 및 소형/안정화 : 3.58 W, 500 kHz, 1030.0 nm 달성
∎광펄스 특성 제어 기술 개발
- Diffraction grating(DG) 기반 펄스폭 압축기 제작
: 펄스폭 689 fs 달성
∎전기전자제어 및 냉각부 기술개발
- 맞춤형 LDD/TEC 제작 및 chiller 냉각 테스트 완료

⦁정량지표 달성도

∎성과물1 : 모드 잠금 기술을 도입한 피부 의료기용 종자펄스 개발
⦁내용
- 의료 환경에서 사용가능한 극초단 광원을 위해 광섬유형 마스터 오실레이터 개발
- 출력 특성 : 110 mW, 500 kHz, 1030.9 nm, 578 fs 달성
- Thin-rod 증폭을 위하여 BPF/OC/SESAM조합을 통한 중심파장 1030 nm 획득
- 재현성 확인 및 상용화를 위하여 상용부품 기반 종자 펄스 발생기 추가 제작
- 높은 안정도 확보를 위해 모듈화 후 장시간 동작 안정성 측정 (안정도~1.7%)
- 비선형성 제어를 위한 BPF 및 광섬유 core size에 따른 연구 수행
- 종자 펄스의 고출력화를 위한 다단 증폭 시스템 구성
⦁ 개발 의의
- 주류를 이루는 Q-스위칭 기술 기반이 아닌 신기술을 피부 의료기에 도입
- 의료용 적용을 위한 소형/안정성 확보를 위해 광섬유형 기술 적용

∎성과물2 : 에너지 증폭을 위한 Thin-rod 기반 증폭기 개발
⦁내용
- 종자펄스 발생기에서 방출된 광펄스를 Thin-rod 기반의 1단 증폭기를 통해 증폭
- 출력 특성 : 3.58 W, 500 kHz, 1030.0 nm 달성
- 광학적 열문제(thermal lens) 해결을 위한 광펄스와 펌프광의 모드 결합 조건(beam size 및 집속 위치 최적화) 연구
- Simulation을 통한 최적화와 기구적 열문제 해결을 위한 수냉 방식의 냉각 구조 연구
- TRA의 모듈화 및 소형화 후 동작 테스트 완료
⦁ 개발 의의
- 고출력 극초단 광원은 고도의 전문성/인프라를 요하지만, 축적된 노하우/선행기술/인프라를 최대한 활용하여 증폭 기술 개발의 효율을 높음
- 극초단 광원 기반 피부 질환 치료용 의료기는 아직 연구 시작품으로도 연구된 바가 없으나, 국내 최초로 피부 전임상용 극초단 광원을 개발하였음

∎성과물3 : 광펄스 특성 제어 기술(펄스폭 제어/펌프광 제어/냉각) 개발
⦁내용
- Diffraction grating 기반의 펄스 압축기 개발로 펄스폭 압축 및 가변 특성 연구
- 마스터 오실레이터 120 ps, 펄스 확장 후 420 ps를 펄스폭 압축으로 689 fs 달성
- CPA(chirped pulse amplification)기술을 활용하여 광섬유형 광원의 고출력화에서 비선형성 제어를 위한 펄스 확장/압축 연구
- 광펌핑 레이저 다이오드의 전류 및 온도 제어를 위한 시스템 맞춤형 LDD/TEC 제작
- 증폭기의 안정적 구동을 위한 LD/레이저 매질/투과펌프의 수냉식 냉각 설계를 통한 온도 안정화 연구
⦁ 개발 의의
- 레이저 의료기에서 수입에 의존하는 레이저 광원의 기술 자립화를 위한 극초단 광원/제어 기술의 국산화/상용화 기술 개발
- 레이저 의료기의 전임상 연구를 위하여 출력, 펄스폭 등의 출력 특성을 사용자가 제어할 수 있는 기술 개발

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
⦁기대효과
– 피부용 레이저 의료기의 신기술 도입에 따른 기술 고도화
- 수입에 의존하는 극초단 광원의 국산화를 통한 기술 자립화
- 국내 최초 극초단 피부 의료기의 전임상 연구를 통한 유효성 검증 및 기술 선도화
⦁활용계획
– 시제품 개발 및 임상 연구를 위한 후속 과제 연계
- 기술 상용화를 위한 중소기업 연계 사업 수행 및 기술이전
- 정밀 시술 및 정밀 의료부품 제조 등으로 기술 확산

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 14
• 2) 정량적 연구개발성과 ... 32
• 3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 34
• 4) 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 38
• 5) 연구개발비 사용실적 ... 39
• 4. 다음 연도 연구개발계획 ... 40
• 1) 연구개발 목표 및 내용 ... 40
• 2) 국내외 관련 분야 환경변화 ... 41
• 3) 연구개발 추진전략 ... 41
• 4) 연구개발 일정 및 기대 성과 ... 45
• 5) 연구개발비 사용 계획 ... 47
• 6) 사업화 추진 계획 ... 47
• 7) 연구개발 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 47
• 별첨 자료 ... 52
• 끝페이지 ... 55