선박 접안을 돕기 위해 레이저 접안 장치는 부두에 설치된 레이저 센서로부터 선박까지의 거리를 센티미터 수준의 정확도로 측정하여 제공한다. 그러나, 레이저 접안 장치는 레이저 센서의 정확한 설치 위치를 알아야 하고, 선박이 접안하는 부두의 전 범위를 다룰 수 있도록 설치되어야 하며, 부두의 선적 및 하역 환경, 조수의 변동을 고려해야 하는 문제가 있다. 특히 레이저 센서 거리 측정기는 가격이 비싸고, 거리를 측정할 수 있는 범위가 좁다는 단점이 있다. 레이저 접안 장치가 지닌 이상과 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로 제안된 방법이 반송파보정 측위 기법이다. 본 논문에서는 상대 수평측위 정확 희석도 시뮬레이션을 통하여 레이저 접안 장치가 지닌 문제를 해결하기 위해 기존에 제안된 반송파 보정 측위기법이 연속성을 갖는 센티미터 정확도의 측위 서비스가 어려움을 보이고, 이를 해결하기 위한 방법으로 의사위성 보강 측위기법을 제안한다. 본 논문은 의사위성을 반송파 보정 측위성능 향상을 위해 사용하며, 제안한 측위기법이 기존에 반송파 보정 측위기법과 달리 연속성을 갖는 센티미터 정확도의 측위 서비스가 가능함을 보인다. 또한 제안한 측위기법이 선박 자동접안을 위해 요구하는 측위성능을 만족시키는 기법임을 필드시험을 위해 구축한 테스트 베드에서 확인한다.
An experimental investigation with 2.8kW Nd:YAG laser system was carried out to study the effects of different laser process parameters on the microstructure and hardness of STD11. The optical lens with the elliptical profile are designed to obtain a wide surface hardening area with uniform hardness. The Laser beam is allowed to scan on the surface of the work piece varying the power (1600, 1800 and 1900kW) and traverse speed (200, 400, 600, 800 and 1000mm/min) at three different F-numbers of lens. After laser surface treatment three zones, In the microstructure have been observed : melted zone(decarburization), heat affected zone(martensite), and the substrate.
마스크를 사용하지 않고 레이저 $(CW Ar^+$ laser, $\lambda=514.5nm)$ 광속을 이용하여 불산 용액이 첨가된 황산구리 전해질 용액내의 실리콘(Si, 100) 단결정 표면에 구리를 침착시켰으며, 이들 사이에서 일어나는 화학 반응식을 도금에서와 같이 양극 반응과 음극 반응으로 구분 하여 제안하였다. 또한 침착 되는 구리점의 직경을 전해질 용액에 첨가되는 불산용액의 양, 레이저 광속의 조사 시간과 관속의 세기에 따라 측정 분석하였다. p형 실리콘 단결정의 경우, 연속형 $Ar^+$ 레이저를 조사하였을때 구리 침착이 일어나고 펄스형 레이저 광속(Nd:YAG 레이저에 KDP결정을 사용하여 얻은 2차 고조파, $\lambda=530nm, $\tau=25nsce$)을 조사하였을 경우에는 침착이 일어나지 않았다. 그와는 반대로 n형 실리콘 단결정의 경우, 연속형 $Ar^+$ 레이저를 조사하였을 때는 구리 침착이 일어나지 않았으나, 펄스형 레이저 광속을 조사시켰을 경우에는 구리 침착이 일어남을 관찰하였다.
매우 짧고 결맞는 극자외선 광원의 개발에 대한 기대로 강력한 레이저 장과 상호작용하는 원자에서 일어나는 비선형 다광자 현상에 대한 연구가 최근에 활발하게 전개되고 있다. 이 상호작용 과정에서 발생하는 빛은 매우 넓은 파장 영역에 걸쳐있으며, 입사 레이저의 홀수 배에 해당하는 매우 높은 차수의 조화파들을 포함하고 있다고 알려져 있다$^{(1,2)}$ . 최근의 이론 및 실험에 의하면, 강력하고 짧은 레이저 펄스를 사용하면 고차조화파의 파장에 청색변이를 일으킬 수 있다$^{(3.4.5)}$ . 실제 관측된 청색변이는 이웃하는 홀수 조화파의 간격보다 더 크다$^{(5)}$ . 따라서, 원리적으로는 매우 넓은 가변 폭을 갖고 연속적으로 파장을 조정할 수 있는 파장가변 극자외선 광원의 개발이 가능하다. (중략)
본 연구의 목적은 CW 레이저 조사에 의한 실리콘 웨이퍼의 손상을 평가하는 것이다. 먼저, 레이저 조사에 의한 온도 및 응력 변화를 3 차원 유한요소해석 모델을 이용하여 예측하였다. 해석 결과, 93 $W/cm^2$의 레이저 빔이 조사되었을 때, 실리콘 웨이퍼의 표면의 응력은 약 140 MPa 까지 증가하였으며 균열이 발생할 것으로 예측되었다. 레이저 강도가 더욱 증가하여 186 $W/cm^2$ 일 때에는 실리콘 웨이퍼의 표면의 온도는 $1432^{\circ}C$까지 증가하였으며 표면부가 용융될 것으로 예상되었다. 실험 결과, 102 $W/cm^2$ 의 레이저 빔이 실리콘 웨이퍼 표면에 조사되었을 때 표면부에 균열이 발생하였고, 레이저 빔의 강도가 더욱 증가하여 140 $W/cm^2$ 일때 표면부에서 용융이 발생하였다. 용융이 발생하는 레이저 빔의 강도는 유한요소해석 결과보다 낮은 값이었으며 이는 표면부에서 생성된 균열에 의해 레이저 빔의 다중반사와 다중흡수가 일어나 레이저 빔의 흡수량이 증가하였기 때문이다.
본 논문은 Nd:YAG 레이저의 제2고조파로 펄스 펌핑된 파장가변형 Ti:sapphire 레이저의 협대역 특성을 연구하였다. Ti:sapphire 레이저는 rod의 양단에서 펌핑하여 균일한 여기 분포를 갖도록 하였고, 공진기의 격자를 선형적으로 제어하여 705-835nm의 넓은 범위에서 연속적인 파장 선택을 실현하였다. 이때 회절격자 제어계의 분해각은 0.27"/pulse이다. 중심파장 790nm때 출력 에너지는 $380{\mu}J$, 레이저 출력이 최대 출력의 50% 이상되는 파장 범위는 730-825nm, 스펙트럼 선폭은 $0.13cm_{-1}$, 빔 발산각은 1.2mrad을 각각 얻었다.
This paper show the 2kW fiber laser cutting properties of SS400. The study was comparison of traditional 4kW $CO_2$ Laser cutting and 2kW Fiber laser cutting characteristics for the application of Industrial 2D Laser Cutting Machine. The laser used in this investigation was an IPG YLU-2000 multi-mode Ytterbium Fiber machine with a maximum power of 2000W and a wave length of 1070 nm. The laser was used in its Continuous Wave (CW) mode with an approximately top hat beam intensity distribution. Fiber laser high quality cuts at a large range of speeds (ranging from 2000 to 3800 mm/min) which has been obtained for the 2.3mm Sheet of SS400. 2kW power Fiber laser cut was able to max. 20mm sheets of SS400 (speed range from 650 to 850 mm/min). Fiber laser cutting used in conventional hole nozzle could cut 12mm SS400 but used in special dual cutting nozzle could cut 20mm SS400.
테라헤르츠 대역(100GHz-10THz)은 광파와 전파의 경계 영역에 존재하며 기술적으로 뒤늦게 개발된 주파수 대역으로 테라헤르츠 대역을 개척하기 위해 최신의 레이저기술, 반도체 기술 및 고온초전도 기술을 사용하는 새로운 전자기파 기술로 발전하였다. 테라헤르츠 전자파 펄스는 펨토초 광펄스에 의한 초고속 광스위치(광전도 안테나),반도체 표면, 양자우물 구조 등의 여기(excitation)에 의해 발생하고, 두 가지 연속파(CW) 레이저 빔을 혼합하면 주파수 가변의 테라헤르츠 전자파가 발생한다. 본 논문에서는 이와 같은 THz 전자파 펄스의 발생 및 검출과 THz 응용분야에 대해 기술하고자한다.
Nd:Yag 레이저의 제2고조파와 광대역 모드 없는 레이저를 광원으로 사용하고 이중회절발분광 기에 설치된 다채널광검출기로 분광된 CARS 스펙트럼을 레이저 펄스마다 측정 할 수 있는 광 대역 CARS 분광기를 제작하였다. CARS 온도측정 불확정도는 300K에서 1300K까지는 1.5% 이내였다. CARS 기술을 이용하여 분젠버너의 화염면에서의 온도 분포를 측정하였으며, 대향류 버너의 화염내부의 온도 분포 및 CO 농도분포를 측정하였다. 이러한 CARS 기술은 정상상태의 연소진단에 응용할 수 있을 뿐만 아니라 레이저 펄스마다 측정되는 온도의 분포함수를 조사하면 앞으로 난류연소의 진단에도 응용이 가능하며, 내연기관 등과 같이 연속폭발연소 상태의 기체의 온도나 농도 측정이 가능하다. 본 연구에서 연구된 CARS 기술의 온도 측정정확도는 약 2% 이 내이고 농도 측정은 측정기체의 농도가 상온에서는 약 0.1% 이상, 1500K 이상의 고온에서는 0.3%이상이면 가능하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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