수 KHz의 반복율로 발진하는 레이저광을 증폭하는 증폭기를 제작하고, 특성을 조사하였다. 증폭기로는 연속 방전하는 섬광등으로 펌핑되는 Nd:YAG 헤드를 사용하였고, 레이저 매질에서 발생하는 열 복굴절을 보상하여 이중통과 증폭기를 구성한 경우, 복굴절에 의한 레이저광 손실을 5%로 감소시켰다. 4 중통과 증폭기를 구성을 하였을 때, 반복율 5-10 KHz에서 이득은 약 3.2이었고, 펄스폭은 40 ns에서 48 ns로. 20%증가하였다.
여기 파워는 고체 레이저 매질 내부에 열을 발생시킨다. 매질 내부에서 발생한 열은 매질 표면을 따라 냉각이 진행되어 매질 내부에서는 불균일한 온도분포가 발생하게 된다. 레이저 매질의 굴절율은 온도에 따라 변하기 때문에 열복굴절 현상과 열렌즈 현상이 일어나 레이저 출력의 손실, 빔질의 저하를 유발하고 열적 스트레스는 매질의 손상 및 모드 동기된 극초단 펄스가 넓어지는 등의 문제를 초래한다. 선형 편광 광선을 이용하는 고체 레이저에서 열복굴절에 의해 레이저 출력이 약 30 %까지 감소하므로 레이저 공진기를 구성하는데 있어서 정량적인 열영향의 해석이 필요하다. 열복굴절에 의해 발생한 손실량은 다음과 같이 표현할 수 있다. (중략)
Magnesium and magnesium alloys, the lightest structural materials, have been received plenty of global attention recently. These alloys could be applied in various fields, especially the electronics industry, because of their excellent electromagnetic interference shielding. However, the welding technique of magnesium alloys has not been established. This study is related to the welding of AZ31B magnesium alloy by a short-pulsed a Nd:YAG laser. Two types of pulse waves, square pulse and variable pulse, were used to control weld defects. Results show that the crack and porosity, generated in the weld, had not been controlled by general square pulse. But through the application of variable pulse, the defects could be prevented and the good weld zone was obtained.
Q-스위칭은 셔터나 다른 광학소자를 레이저 광 공진기 내에 넣어 광이 공진기 내에서 발진하는데 손실을 유발하고, 충분한 반전분포가 활성 매질 내에서 생성되면 순간적으로 셔터를 열어 공진기 내에 축적된 에너지가 매우 강한 빛으로 방출되게 하는 것이다. 이와 같이 Q-스위칭은 레이저 공진기의 Q--factor를 감소시켰다가 갑자기 증가시키는 것이다. 레이저 Q-스위칭의 방법에는 mechanical switching 방법, electro-optic switching 방법, switching by saturable absorber 방법, acousto-optic switching 방법 등 크게 4가지가 쓰이고 있다. 이들 중 전기광학적인 효과에 의한 전기적인 전환은 짧은 펄스폭의 Q-스위칭 펄스를 생성할 수 있기 때문에 널리 사용되고 있다. 따라서, 전기광학효과의 특성을 가진 Pockel cell은 Q--switch로 사용하기 적합한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 포켈스 셀 Q-스위치용 구동 장치를 스위칭 소자인 FET와 PIC 마이크로프로세서 및 펄스 트랜스로 설계, 제작하고, 펄스형 Nd:YAG 레이저 시스템에 적용하여 Q-스위치의 동작 특성을 조사, 연구하였다. 또한, 이 Q-스위치를 통하여 출력된 Nd:YAG 레이저 빔의 측정치를 이론적 계산에 의해 구해진 예상치와 비교하여 Q-스위칭 된 레이저 빔의 특성을 분석하였다.
최근 고체 레이저 출력측에 비선형 광학재료를 설치하여 적외선에서 자외선에 이르기까지 넓은 대역의 파장을 가진 레이저광이 요구된다. 비선형 광학소자는 고조파발생기와 파라메터 발생기와 같은 레이저원을 이용한 주파수 전 영역까지 확장 할 수가 있다. 주파수 변환은 고전력 레이저를 이용한 확장기술에 많이 이용하고있다. 새로운 각 주파수 대역에서 광학 매개체의 비선형 광학의 응답 등을 이용할 수가 있다. 이러한 과정들은 자외선영역에서 적외선까지 고전력 방사발생을 이용할 수가 있다. 광학 파라메터발생기와 증폭기는 저주파수에서 2가지 파장 등을 발생한다. 싱글 주파수원으로부터 발생하여 몇몇의 경우에는 가시광선 영역에서 거의 자외선 영역까지 이용할 수가 있다. 결과적으로 녹색광을 얻기 위해서, 펄스형Nd:YAG 레이저는 다단펄스 포밍회로를 이용하였고 비선형광학(KTP)소자를 채택하여 적용하였다. 따라서 본 연구에서는 펄스 중첩법을 이용하여 기본파로서 직접 설계 제작 후 SHG 장치를 장착하여 녹색광을 얻고 각 중첩 메쉬에 같은 에너지를 인가했을 때의 레이저 출력과 녹색광 출력간의 상관관계와 메쉬 수에 따른 변환효율을 조사하였다.
펄스형 YAG 레이저 시스템의 효율개선을 위해서는 공진기 및 레이저 전원장치의 최적화가 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 공진기 출력거울의 반사율 최적화 및 기존의 전원보다 훨씬 컴팩하고, 경제적이며 가공목적에 따라 출력을 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 방식의 레이저시스템을 설계 및 제작하였다. 그 결과 50[W]급의 펄스형 Nd:YAG 레이저 시스템에서는 출력거울의 반사율이 85%일 때 최대 출력을 나타내었다. 그리고 3단 병렬 충ㆍ방전 방식의 전원시스템은 3개의 콘덴서가 순차적으로 충ㆍ방전함으로서 1개의 콘덴가 충ㆍ방전하는 방식보다 더 많은 에너지를 플래쉬램프에 전달할 수 있어 더 높은 출력을 얻을 수가 있었다. 실험을 통해 제시한 방법의 타당성을 검증하였다.
스퍼터링 방법으로 FM/M/FM의 다층박막을 증착한 다음 초소형 박막 인덕터를 제작하기 위하여 반도체 공정을 대체할 수 있는 레이저 미세가공 기술을 개발하였다. TE $M_{00}$ 모드로 발진하는 CW Nd:YAG 레이저를 active Q-switching 하여 펄스폭이 200 ns인 극 초단 레이저 펄스를 얻었다. 레이저 미세가공 조건을 반복율 5 kHz, 펄스 당 에너지 5 mJ/pulse로 최적화 하여 분해능이 20 $\mu\textrm{m}$인 line patterning을 얻었다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제30권5호
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pp.623-628
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2006
Laser material processing is a very fast advancing technology for various industrial applications. because of many advantages. Its major advantage of less and controlled heat input has been exploited successfully for the very critical application of aluminium alloy welding. This study suggested the occurrence source of weld-defects and its solution methods in a welding of lithium ion battery by pulsed Nd:YAG laser. In experiment. battery case has changed over joint geometry from welding of side position to flat one. In the case of a electrolyte injection hole in order to seal it. welding is carried out after pressing Al ball. At this time. an eccentric degree. contact length and gap are worked as a major parameters. As improving the method of Al ball pressing. it was able to reduce an eccentricity. increase the contact length and decrease gap. As a results of a experiment. a sound weld bead shape and crack-free weld bead can be obtained.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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