• 광학세계
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• 통권144호
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• pp.16-24
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• 2013

펨토초는 1000조 분의 1초를 말한다. $10^{-15}$를 의미하는 단위명이 펨토(Femto)이기 때문에 붙여진 이름이다. 눈을 한 번 깜박이는 시간이 약 10분의 1초, 총알이 물체를 통과하는 데 걸리는 시간이 약 100만 분의 5초인 점을 감안하면 펨토초는 상상하기도 힘들 정도로 빠른 시간인 셈이다. 이런 펨토초 동안 벌어지는 물리, 화학, 생물학적 현상을 연구하는 학문이 펨토과학이며 주로 펨토초 레이저를 이용해 관찰한다. 현재 전 세계적으로 펨토초의 극히 짧은 시간에 1000조 와트(페타와트)의 고출력 레이저를 발생시킬 수 있는 광양자빔 연구시설 구축 사업이 활발하게 진행되고 있다. 국내에서는 광주과학기술원(GIST) 고등광기술연구소가 '극초단 광양자빔 연구시설 설치 운영사업(사업책임자: 이종민 교수)'을 통해 국가 대형 레이저 연구시설인 '페타와트 극초단 초강력 레이저 연구시설(PULSER)'을 최근 구축 완료했다. 이번호에서는 21세기를 이끌 신성장동력 중 하나로 각광 받고 있는 펨토과학기술의 국내 연구 현황과 페타와트 극초단 초강력 레이저 연구시설(PULSER)에 대해 자세히 소개하고자 한다.

• 광산업정보
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• 통권34호
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• pp.18-19
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• 2006

2001년 레이저를 이용한 미세 가공 기술 및 광통신부품 사업화를 위하여 설립된 (주)포코의 이름은 Photonics and Communication의 의미를 조합한 것이다. 회사설립 이래 초정밀 가공기술 및 수동 광통신부품 제조분야에 대한 풍부한 경험과 기술력을 바탕으로, 응용이 다양한 펨토초 레이저를 이용한 초미세 가공기술과 수동 광통신 부품을 개발하여 공급하고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.229.1-229.1
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• 2015

생체 시료인 세포나 조직을 분석을 위해 임의로 파괴하거나 훼손하지 않은 본래의 상태에서 세포에 존재하는 다양한 생체분자 물질의 질량과 조성을 분석하고 영상화할 수 있는 대기압 표면 질량분석 이미징 기술을 개발했다. 생체 시료의 표면을 질량 분석을 하기 위해서는 대기압 분위기에서 시료에 열적 손상이 없는 조건으로 시편의 이온화 및 탈착 과정이 이루어지게 하기 위해 저온 대기압 탈착/이온화원으로 저온대기압 플라즈마 젯과 펨토초 적외선 레이저를 결합하여 대기압 이온화원을 제작하였다. 기존에 잘 알려진 저온 대기압 플라즈마 젯 소자는 유리관에 방전기체를 흘려주고 전극에 고전압을 인가하는 방식으로 제작했으며, 또 다른 대기압 이온화원으로서 근적외선 대역의 고출력 펨토초 레이저 빔을 현미경용 대물렌즈로 집속하여 생체시료에 조사시켰다. 수백 나노미터에서 수 마이크로미터 수준으로 빔을 집속할 수 있는 펨토초 레이저는 금나노로드의 도움으로 생체 시료를 매우 작은 수준으로 탈착하는 데 주로 사용하며, 수십 마이크로미터에서 수 밀리미터 정도의 크기를 가지는 저온 대기압 플라즈마 젯은 탈착된 물질을 이온화시키는데 사용하여, 이 두 가지 이온화원을 결합하여 이온화원으로 사용한다. 시료에서 발생한 이온을 질량분석기 입구까지 잘 끌고 갈 수 있도록 이온 전달관을 설계하고 보조펌프를 장착 사용한다. 이렇게 자체 개발한 대기압 이온화원을 상용 질량분석기기와 결합하여 대기압 분위기에서 시료의 표면을 질량분석할 수 있는 시스템과 측정 기술을 개발했다. 현미경 스테이지에 정밀 2-D 자동 스캐닝 스테이지를 장착하여 질량분석 정보에 공간 정보를 더할 수 있는 질량분석 이미징 기술 방법을 개발하여 생체 시편의 질량분석 이미징을 얻었다. 수분을 포함하는 생채시료로부터 단백질, 지질, 대사물질을 직접 분리하여 분석하는 이 새로운 질량분석법은 기존의 분석법에 비해 훨씬 더 많은 생체분자 정보를 얻을 수 있으며 공간정보를 더해 영상화할 수 있는 큰 장점이 있다. 대기압 표면 질량분석 기술은 생체시료를 파괴해서 용액화할 필요도 없으며, 진공 챔버에 넣기 위해 필요한 복잡한 전처리 과정 단계를 간략화 할 수 있으며 최종적으로는 살아있는 세포나 생체 조직도 정량 분석이 가능하여 생명과학 및 의료진단 분야에서 응용할 수 있는 분야는 무궁무진할 것이다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2001년도 제12회 정기총회 및 01년도 동계학술발표회
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• pp.242-243
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• 2001

고출력 펨토초 레이저 기술은 커렌즈 모드록킹 기술, Ti：sapphire 이득매질의 개발, chirped pulse amplification (CPA) 등의 도움으로 1980년대 후반부터 급속히 발전해 왔다. 생성된 펨토초 펄스의 시간적 특성을 정확히 알아내기 위한 방법들도 많이 연구되어 주파수 분해 괌게이팅(FROG)이나 주파수위상 간섭계(SPIDER) 등의 방법들이 기존의 자체상관계를 대체하게 되었다. 극초단 레이저 펄스는 넓은 스펙트럼을 갖고 첨두출력이 높기 때문에 매질이나 광학계를 지나면서 군지연분산, 자체위상변조 등의 효과에 의한 시간적 위상변화가 쉽게 생긴다. (중략)

• 한국광학회지
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• 제27권4호
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• pp.127-132
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• 2016

본 논문에서는 다채널 가변광감쇠기에서 발생하는 열간섭 효과를 차단하여 광효율을 높이기 위하여 펨토초 레이저를 이용하여 트렌치를 가공하였다. 채널간 열간섭으로 인한 광감쇠 제어효율 하락을 막기 위하여, 가변광감쇠기 채널 사이에 펨토초 레이저로 트렌치의 폭과 깊이를 다르게 하여 가공하였고, 적용된 각 칩을 모듈화하여 전류에 따른 광감쇠율 변화를 관찰하였다. 그 결과 광감쇠를 위해 가해진 열이 주변채널에 영향을 매우 작게 미치는 것을 확인하였고, 뿐만 아니라 작은 전류에 광감쇠율이 민감하게 변화하는 것을 확인할 수 있어 효율적인 소자로서 개발 가능함을 확인하였다.

• 벤처창업연구
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• 제8권1호
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• pp.1-11
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• 2013

펨토 융합기술은 펨토초($10^{-15}$초) 레이저 및 이를 활용한 융합 기술을 의미한다. 펨토 융합기술은 공간상의 극한기술인 나노($10^{-9}$)기술과 비견되는 기술로 시간영역의 극한 기술이다. 국가주력성장산업인 모바일, 반도체, 디스플레이 산업은 모두가 초소형화, 고집적화가 진행되고 있으며, 이를 구현하기 위해서는 초미세, 초정밀 펨토 융합 공정기술들의 개발이 필요하다. 하지만 펨토 융합기술 개발에 필수적인 펨토초 레이저 제작 기술은 국내 일부 연구진만이 보유하고 있는 실정이다. 이런 국내 현실을 반영하여 정부 차원에서 정보통신산업 연구기반 구축 사업으로 "펨토 융합기술 기반 구축"사업을 시행하고 있다. 본 연구는 펨토 융합기술 기반 구축"사업의 타당성을 분석을 하는데 그 목적이 있다. 사업 타당성 분석 방법으로 AHP(analytic hierarchy processing) 분석 방법을 적용하였고, AHP 분석결과 종합평점이 0.55이상이면 그 사업이 타당성이 있는 것으로 판단하며 평가자 전원 모두가 종합 평점에 있어서 0.55이상의 평가를 하고 있으며, 종합평점이 0.846 이므로, 이사업에 대한 타당성이 있는 것으로 분석되었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제57권1호
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• pp.1-7
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• 2019

목적: 레이저를 이용한 치과 보철물 세라믹 복합소재 Lava Ultimate와 IPS e.max의 가공성 평가를 하고자 한다. 재료 및 방법: 3M, Lava Ultimate와 Ivoclar vivadent, IPS e.max의 가공성 평가를 위해 $CO_2$ 레이저, 피코초 레이저, 펨토초 레이저를 사용하였으며, 공초첨 현미경을 이용하여 가공 형상을 분석하였다. 결과: 세라믹 복합체의 취성 및 탄화, 균열 등은 소재의 열축적에 영향을 받고 레이저 출력 및 펄스 시간에 의해 제어가 가능함을 알 수 있었다. 결론: $CO_2$ 레이저를 이용하여 세라믹 복합소재 가공 시 미세 균열과 탄화가 즉시 발생하였으며, 피코초 레이저 가공의 경우 미세 균열은 일부 개선되었으나 탄화 현상은 지속적으로 발생되었다. 하지만 펨토초 레이저를 이용한 레이저 가공 시 출력 대비 높은 효율의 가공성을 확인하였으며, 특히 세라믹 레진 복합소재인 Lava Ultimate의 경우 펨토초 레이저를 이용하여 가공 시 가장 우수한 가공성을 보였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권11호
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• pp.24-29
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• 2010

The shape of combustion nozzles varies from large diameter to small diameter ones. In the case of small nozzle, nozzle exit can be easily winkled or damaged in machining process. Femtosecond laser is a micro machining technology that is able to drill a small nozzle without damaging the nozzle exit. In this experiment, a small nozzle of combustion was fabricated by using a femtosecond laser. The fabricated nozzle of combustion provided a very small nozzle diameter with clean nozzle exit without wrinkling or collateral damage.

• 한국레이저가공학회지
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• 제14권2호
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• pp.13-16
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• 2011

We fabricated the Fresnel zone plate using femtosecond laser lithography-assisted micro-machining, which is a combined process of nonlinear lithography and wet etching. We investigated the focusing properties by launching a 632.8nm wavelength He-Ne laser beam into the zone plate. The spot size of the primary focal point was $27{\mu}m$ and the intensity of focal point was 0.565W/$cm^2$.

• 전자통신동향분석
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• 제36권5호
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• pp.1-8
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• 2021

Over the last three decades, the development of Ti:sapphire femtosecond lasers has led to advancements in scientific and industrial fields. In particular, these advanced lasers show great potential for applications with bio-imaging and medical surgery, such as two-photon microscopy, nonlinear Raman microscopy, optical coherence tomography, and ophthalmic surgery. Herein, we present a detailed description of the theoretical and experimental physics of Kerr-lens mode-locked femtosecond Ti:sapphire lasers and its two-photon microscopy.