• 열처리공학회지
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• 제36권2호
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• pp.61-68
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• 2023

Ti and Ti alloys are used in the automobile and aerospace industries due to their high specific strength and excellent corrosion resistance. However their application is limited due to poor formability at room temperature and high unit cost. In order to overcome these issues, dissimilarly jointed materials, such as cladding materials, are widely investigated to utilize them in each industrial field because of an enhanced plasticity and relatively low cost. Among various dissimilar bonding processes, the rolled cladding process is widely used in Ti alloys, but has a disadvantage of low bonding strength. Although this problem can be solved through post-heat treatment, the mechanical properties at the bonded interface are deteriorated due to residual stress generated during post-heat treatment. Therefore, in this study, the microstructure change and residual stress trends at the interfaces of Ti/Al cladding materials were studied with increasing post-heat treatment temperature. As a result, compared to the as-rolled specimens, no difference in microstructure was observed in the specimens after postheat treatment at 300, 400, and 500℃. However, a new intermetallic compound layer was formed between Ti and Al when post-heat treatment was performed at a temperature of 600℃ or higher. Then, it was also confirmed that compressive residual stress with a large deviation was formed in Ti due to the difference in thermal expansion coefficient and modulus of elasticity between Ti Grade II and Al 1050.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.346-351
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• 2018

금속 3D 프린팅 기술은 레이저 빔의 초점에 금속분말을 주입하는 방식에 따라 대표적으로 PBF(Powder Bed Fusion)방식과 DED(Direct Energy Deposition)방식으로 나뉜다. DED 방식은 금속 분말 도포와 동시에 레이저를 조사하여 3차원 구조물을 제작하는 금속 3D 프린팅 기술이고, PBF 방식은 일정 높이로 3차원 그래픽을 슬라이싱 한 후 한 층씩 금속 분말을 적층하여 레이저를 이용해 3차원 구조물을 제조하는 방식이다. DED 방식을 사용하면 레이저 클래딩, 금속 용접 등에는 강점을 가지지만 3D 형상을 제작할 경우 밀도가 낮아지는 문제점이 발생한다. DED 방식에서의 구조체 밀도 문제를 해결하기 위해 PBF 방식을 도입하면 상대적으로 밀도가 높은 3차원 구조물을 제작하는데 용이하다. 본 논문에서는 갈바노 스캐너와 광섬유로 전송되는 Nd:YAG 레이저 빔을 이용한 약 $30{\mu}m$ 크기의 스테인리스 강 분말을 이용하는 PBF 방식의 3차원 프린터를 제작하고, 이를 이용하여 얇은 금속 구조물을 제작하였다. 또한 레이저의 조사 횟수, 출력, 초점 크기, 스캐닝 속도에 따른 선폭의 최적조건을 찾았으며, 그 결과 최적 조건은 레이저 조사 횟수 2회, 출력 30 W, 초점 크기 $28.7{\mu}m$, 스캐닝 속도 200 mm/s에서 최소 선폭은 약 $85.3{\mu}m$로 측정되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권5호
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• pp.479-483
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• 2002

저온($320^{\circ}$C)에서 $SiH_4$와 $N_2O$ 가스의 혼합을 통해 플라즈마화학기상증착(PECVD)법을 이용하여 실리카 광도파로의 클래딩막으로 사용되는 $SiO_2$ 후막을 제조하였으며, 공정변수로는 $N_2O/SiH_4$ 유량비와 RF power에 변화를 주었다. 증착된 시편은 $N_2$ 분위기의 열처리로에서 $1050{\circ}$에서 2시간동안 열처리하였다. $N_2O/SiH_4$ 유량비가 증가함에 따라 증착속도는 $9.4~2.9{\mu}m /h$까지 감소하였으며, RF power가 증가함에 따라 증착속도는 $4.7~6.9{\mu}m /h$까지 증가하였다. 두께 및 굴절률은 Prism Coupler를 이용하여 분석하였다. 화학적 성질 및 구조적 성질은 X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS)와 Fourier Transform-Infrared Spectroscopy(FT-IR)를 이용하여 분석하였으며, Scanning Electron Microscopy(SEM)를 이용하여 시편의 단면을 관찰하였다.

• 한국광학회지
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• 제16권3호
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• pp.248-253
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• 2005

다중모드간섭 기반의 $1.31/1.55{\mu}m$ 파장분리기의 크기 및 성능개선을 위해 'Improved Quasi-State' 불완전 단일상 개념을 설계에 도입하였다. 코어와 클래딩의 굴절률 차이가 작은 경우의 모드간 위상오차를 역이용 하도록 설계하여 'Quasi-State'의 출력 파워와 소멸비를 월등히 개선하였다. 다중모드간섭기의 폭이 $14.4{\mu}m$, 입력도파로의 수평 이동이 $5.3{\mu}m$가 되도록 설계한 구조를 유효굴절률법과 MPA를 사용하여 분석한 결과 최대 소멸비는 양 파장대역 모두 -25dB 이하로 나타났다. 설계된 파장분리기는 일반적인 다중 모드간섭기의 길이의 1/5정도에 불과한 $2620{\mu}m$의 간섭길이를 가진다. 소프트 리소그래피 공정을 통해 설계된 파장분리기를 제작하였으며, $1.31{\mu}m$와 $1.5{\mu}m$의 성공적인 파장분리를 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.

• 한국광학회지
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• 제27권1호
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• pp.1-17
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• 2016

최근 20 여년간의 괄목할만한 발전을 통해 단일 광섬유 레이저의 출력은 이미 kW 수준을 상회하고 있으며, 기존의 벌크 방식 레이저의 대체 기술로서 여전히 학계 및 산업계의 뜨거운 관심을 받고 있다. 본 논문은 이와 같은 광섬유 레이저의 괄목할만한 성장을 가능하게 한, 이터븀(Ytterbium) 혼입 이득 광섬유 사용 방식, 레이저 다이오드 펌프와 이중 클래딩 광섬유 구조를 통한 광학적 펌프 방식, 더 나아가서 양자결함을 최소화 하는 종렬 펌핑 방식 등 그 주요 요소 기술들을 개괄하고, 그 극한적 고출력화에 따른 발진 효율 및 특성 저하, 시스템 열화 및 불안정성 증대 등과 같은 고출력 광섬유 레이저 기술 자체가 직면하고 있는 다양한 기술적 문제점 및 그 완화 방안을 논의한다. 여기에서는 광섬유 레이저의 고출력화와 더불어 야기되는 다양한 형태의 광섬유내 비선형 현상, 광섬유 손상 및 모드 불안정 현상에 대한 논의를 포함한다. 이와 더불어, 전술한 다양한 출력 제한 현상을 극복함과 동시에 광섬유 레이저의 출력을 현격한 수준으로 더욱 증가시키기 위한 대체 방안으로 최근 주목을 많이 받고 있는 다중 빔 결합 기술에 대해 개괄적으로 논의한다. 특히, 분광형 다중 빔 결합 기술의 개념적 시스템 구성 요소 및 각 부문별 요구 기술에 대해 보다 심화된 논점을 둔다. 최종적으로 현 수준을 뛰어 넘는 광섬유 레이저의 출력 증대와 본 기술의 지속적 발전을 위한 앞으로의 발전 방향을 논의한다.