• 한국광학회지
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• 제31권5호
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• pp.223-230
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• 2020

본 논문에서는 전광섬유 master oscillator power amplifier (MOPA) 구조의 이터븀(ytterbium) 첨가 편광유지 광섬유 레이저의 유도 브릴루앙 산란 및 모드 불안정 특성에 대해 연구하였다. 이터븀 첨가 광섬유 및 신호 광원의 종류에 따라 레이저 출력 및 역반사 스펙트럼을 측정하여 광섬유 레이저의 출력 증폭 한계를 분석하였다. 레이저 구조의 최적화를 통해 단일모드 빔 품질을 갖는 전광섬유 고출력 편광유지 광섬유 레이저를 구현하였다. Pseudo-random binary sequence (PRBS) 신호에 의해 위상변조된 10 GHz의 선폭을 갖는 신호 광원을 적용하여 1.5 kW의 출력을 얻었다. 최대 출력에서 1.15의 빔 품질을 가지며, 17 dB 이상의 편광소광률 특성을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제32권3호
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• pp.120-125
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• 2021

본 연구에서는 다파장 빔결합을 위한 master oscillator power amplifier (MOPA) 구조의 선편광 고출력 이터븀 첨가 광섬유 레이저를 개발하였다. 유도 브릴루앙 산란(stimulated Brillouin scattering, SBS)을 억제하기 위하여 pseudo-random binary sequence (PRBS) 신호로 위상 변조 및 비트길이를 최적화한 선폭 약 10 GHz의 시드 레이저를 구현하였으며, 이를 이용하여 3단 증폭을 하였다. 주 증폭단에서는 모드 불안정성 현상(mode instability, MI)의 문턱값을 높이기 위하여 코어 및 클래딩의 직경이 각각 20 ㎛, 40 ㎛인 편광유지(polarization maintaining, PM) 이터븀 첨가 광섬유를 이용하고 지름이 약 9-12 cm인 나선형 홈에 적용하였다. 그 결과, 입사된 여기광 대비 기울기 효율이 83.7%인 1.004 kW의 레이저 출력을 얻었다. 또한, 빔품질(M²)과 편광소광율(polarization extinction ratio, PER)은 각각 1.12와 21.5 dB로 측정되었다. 더욱이, 역방향 스펙트럼의 레일리 신호와 SBS 신호의 첨두 세기 비율은 2.36 dB로 관측되어, SBS가 완화된 레이저 구현을 확인하였다. 또한 증폭 출력에 따라 기울기 효율 및 빔품질의 저하가 없어 모드불안정이 발생하지 않음을 확인하였다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2009년도 창립 20주년기념 특별학술발표회
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• pp.42-43
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• 2009

• 한국광학회지
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• 제27권3호
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• pp.95-100
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• 2016

본 논문에서는 이터븀(Yb)이 첨가된 이중 클래딩 광섬유를 이용한 고출력 고품질 준연속 레이저 시스템에 대한 연구 개발과 레이저 특성에 대해 보고한다. 이론적 수치 모사를 통해 최적화된 준연속 레이저 발진 조건을 찾았고, 그것을 바탕으로 공진기 구조와 MOPA (Master-Oscillator Power-Amplifier) 구조를 가진 광섬유 레이저 시스템을 각각 구축하였다. 두 레이저 시스템 모두 10 Hz 반복률, 10 ms로 작동시킬 때 최고 평균 출력 >150 W, 첨두 출력 >1.5 kW 이상의 준연속 레이저 빔을 발생시키는데 성공하였고, 레이저 발진 특성 및 빔 특성을 각각 비교하였다. 그리고 향후 더 높은 출력을 얻기 위한 방법과 전망에 대해 논의할 것이다.

• 한국광학회지
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• 제31권5호
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• pp.218-222
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• 2020

본 연구에서는 편광 유지 광섬유 기반의 고출력 이터븀 첨가 광섬유 증폭기를 이용하여 고품질의 2 kW급 출력을 갖는 파장제어 빔 결합 레이저를 구현하였다. 파장제어 빔 결합을 위하여 광섬유 증폭기의 발진 파장은 각각 1062 nm, 1063 nm, 1064 nm, 1065 nm, 1066 nm로서 서로 다른 값을 갖는다. 협대역 광섬유 레이저 증폭 시 발생하는 유도 브릴루앙 산란 비선형 효과를 완화하기 위해 시드 광원은 유사이진난수 신호(pseudo-random bit sequence, PRBS)를 이용하여 위상 변조된 5 GHz의 협대역 선폭을 갖도록 하였으며 전송광섬유는 30 ㎛ 코어 크기를 가지는 대면적 편광 유지 광섬유를 이용하였다. 파장제어 빔 결합으로 얻은 레이저의 최대 출력은 2.3 kW이며 빔 품질(M²)은 1.74이었다.

• 한국광학회지
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• 제21권3호
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• pp.123-128
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• 2010

이터븀 광격자 시계의 검색 레이저로 쓰기 위하여, WG-PPLN를 사용하여 1319 nm 파장의 Nd:YAG 레이저와 1030 nm 파장의 Yb 도핑된 광섬유 레이저의 합주파수 (578.4 nm)를 발생시켰다. 이터븀 광격자에서 시계 전이선을 분광하기 위해서는 1 Hz 수준의 선폭을 가지는 검색 레이저가 필요하기 때문에, 합주파수로 발생된 노란색 레이저의 주파수를 초공진기에 안정화하여 선폭을 축소하였다. 초공진기는 선팽창 계수가 낮은 ULE로 제작되었고, 진동으로 인한 영향이 작은 받침점에서 능동형 제진대 위에 설치되었다. 공기 굴절률의 영향을 제거하기 위하여 이 초공진기를 진공 체임버 내부에 설치하고, 온도를 1 mK 수준에서 안정화 하였다. 또한, 이 장치들을 방음 체임버 안에 설치하여, 소리로 인한 잡음을 막아 주었다. 실험에 사용된 초공진기의 광자 수명시간으로부터, 그 예리도가 380 000으로 측정되었다.

• 한국광학회지
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• 제32권5호
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• pp.209-214
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• 2021

본 논문에서는 단파장 영역인 1018 nm에서 최고 출력 626 W를 가진 고출력 이터븀(ytterbium, Yb) 첨가 광섬유 레이저에 대해 보고한다. Yb 광섬유 레이저에서 이득률이 낮은 단파장 영역인 1018 nm에서 레이저를 발진시키기 위한 조건을 이론적으로 조사해보고, 광섬유 끝 단단면 조건에 따른 되먹임 신호를 측정하여 안정적인 레이저 발진 조건에 대하여 연구하였다. 그 결과를 바탕으로 제작한 단일 공진기 구조의 Yb 광섬유 레이저 시스템으로부터 729 W의 펌프 출력에서 최고 출력 626 W의 1018 nm 파장 레이저 출력을 안정적으로 얻을 수 있었으며 그때 기울기 효율은 86.6%로 측정되었다. 본 연구에서 얻은 1018 nm 파장의 Yb 광섬유 레이저 결과는 지금까지 국내에서 보고된 1030 nm 이하 단파장에서 발진된 Yb 광섬유 레이저 출력 중 가장 높은 출력이며, 세계적으로도 상용 Yb 광섬유와 광부품을 사용한 결과 중 가장 높은 출력에 해당된다. 그리고 향후 더 높은 출력을 얻기 위한 방법에 대해 논의하고자 한다.

• 한국광학회지
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• 제23권3호
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• pp.103-107
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• 2012

본 논문에서는 반도체 포화 흡수체 거울 (SESAM)에 입사되는 단위 면적당 광세기 변화에 따른 이터븀 첨가 광섬유 레이저의 모드 잠금 출력 특성을 고찰하였다. 단위 면적당 광세기를 변화시키기 위해 공진기 내부에 설치된 렌즈의 초점거리를 조절하여 SESAM에 입사되는 광의 크기를 변화시켰다.

• 한국광학회지
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• 제24권2호
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• pp.58-63
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• 2013

본 논문에서는 능동형 Q-스위칭 광섬유 레이저에서 Q-스위치 상승 시간이 출력 펄스에 미치는 영향을 이론적으로 분석하였다. Finite Difference Time Domain (FDTD) 방법을 이용해서 비율 방정식과 전파 방정식에 대한 모델링을 수행하였다. Q-스위칭 광섬유 레이저에서 발생하는 Q-스위칭 펄스의 생성에 있어서 Q-스위치의 상승 시간이 출력 펄스 특성에 미치는 영향을 이론적으로 분석하였다. 또한, Q-스위치의 반복률에 따른 출력 펄스의 에너지 변화와 파형 변화를 확인하였다. Q-스위치 반복률이 높아지고, Q-스위치의 상승 시간이 길어질수록 출력 펄스의 멀티 피크 현상이 줄어들고 안정된 가우시안 형태의 펄스 파형이 발생함을 확인 할 수 있었다.

• 한국표면공학회지
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• 제54권6호
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• pp.331-339
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• 2021

Environmental barrier coatings(EBCs) are applied to the SiC/SiC ceramic matrix composites(CMCs) in order to protect CMCs from being corroded with water vapor by combustion gas in gas turbine engines. Ytterbium silicates, such as ytterbium monosilicate and ytterbium disilicate, are ones of the candidate materials for EBCs due to their excellent resistance to water vapor corrosion as well as thermal-expansion match with SiC. In this study, ytterbium silicates are fabricated with 2-step solid-state synthesis targeting ytterbium disilicate. After synthesizing ytterbium monosilicate, the mixtures of ytterbium monosilicate and SiO₂ are heat-treated and densified by using pressureless sintering or hot pressing with a variety of heating conditions. The phase formation, thermal expansion, and oxidation behavior are examined with fabricated specimens. The final densified bodies are found to be composites between ytterbium monosilicate and ytterbium disilicate with different ratios, which results in 4.43 to 6.72×10^-6/K range of coefficients of thermal expansion. The probability of these ytterbium silicates for EBC applications is also discussed.