• 제목/요약/키워드: High Power Fiber Laser

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금속 3D 프린팅 시스템 구축을 위한 2 kW 급 레이저헤드 광학설계 (Optical Design of a 2-kW-Level Laser Head for Metal 3D-Printing Systems)

  • 이주형
    • 한국기계가공학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.90-94
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    • 2022
  • Metal 3D-printing technology enables the manufacture of complex features or internal structures, which is not possible in fabrication by conventional cutting methods. The most successful types of metal 3D printing have been powder bed diffusion and directed energy deposition, which use laser heads exploiting high-power laser sintering metal powder. In this study, a cost-effective optical design was proposed for a 2-kW-level fiber laser head. Only two commercial lenses, a beamsplitter and a window, are used in the laser head, satisfying the technological requirements. According to the optical design, the spot size was 2.54 mm, and the stand-off distance from the laser head was 295 mm. The intensity distribution was Gaussian. Thus, smooth power sintering was possible without any laser spot marks. Monte Carlo analysis was employed to verify the consistency of the optical performance under conventional assembly tolerance.

협대역 이터븀 첨가 편광유지 광섬유 증폭기를 이용한 고품질 2 kW급 파장제어 빔 결합 레이저 (High-beam-quality 2-kW-class Spectrally Combined Laser Using Narrow-linewidth Ytterbium-doped Polarization-maintaining Fiber Amplifiers)

  • 정환성;이광현;이준수;김동준;이정환;조민식
    • 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.

스캐너를 이용한 AZ31 극박판재와 AZ91D 다이캐스팅 프레임의 고속레이저용접 (Fast laser welding with scanner on the joint between AZ31 thin sheet and die-casted AZ91D frame for smart phone application)

  • 이목영;서민홍
    • 한국레이저가공학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.1-6
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    • 2015
  • High welding speed and narrow weld seam are favorable for welding of magnesium alloy. Magnesium alloy is recommended for the smart frame because it has several advantages such as low density, high thermal conductivity, EMI shielding capability and good cast ability. This study is for the assembly welding of the magnesium smart frame with high productivity, good performance and low cost. The window for battery on AZ91D frame produced by die-casting was prepared by CNC machining. Corresponding AZ31 blank of 0.2mm thickness was prepared by die-blanking cut. All system set was fixed at the stationary bed but the laser beam was manipulated by scanner up-to 1,000mm/s speed. The weld joint between AZ31 sheet and AZ91D frame was welded by fiber laser on 850~1,000W output power. The joint showed penetration enough but some humping bead. The distortion by the weld heat was almost free because of the quick dissipation of the heat by small beam size and fast welding. Consequently, the thinner magnesium foil was assembled successfully to the magnesium frame of mobile phone.

비젼 피드백 제어를 이용한 광통신 Laser Diode Test Device 개발 (Development of Laser Diode Test Device using Feedback Control with Machine Vision)

  • 유철우;송문상;김재희;박상민;유범상
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.1663-1667
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    • 2003
  • This thesis is on tile development of LD(Laser Diode) chip tester and the control system based on graphical programming language(LabVIEW) to control the equipment. The LD chip tester is used to test the optic power and the optic spectrum of the LD Chip. The emitter size of LD chip and the diameter of the receiver(optic fiber) are very small. Therefore, in order to test each chip precisely, this tester needs high accuracy. However each motion part of the tester could not accomplish hish accuracy due to the limit of the mechanical performance. Hence. an image processing with machine vision was carried out in order to compensate for the error. and also a load test was carried out so as to reduce tile impact of load on chip while the probing motion device is working. The obtained results were within ${\pm}$5$\mu\textrm{m}$ error.

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광센서 광원용 반도체 레이저의 제작에 관한 연구 (A study on the fabrication of semiconductor laser for optical sensor)

  • 김정호;안세경;황상구;홍창희
    • 한국항해항만학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.235-243
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    • 2002
  • 황섬유의 최저손실 파장영역인 $1.55\mu\textrm{m}$에서 고출력으로 안정하게 농작하는 광센서용 광원인 반도체 레이저를 제작하기 위하여 이론적인 해석을 수행한 후 제작하였다. 활성영역과 SCH층의 재료는 $Ln_{1-x}Ga_xAs_yP_{1-y}$를 사용하였다. 광센서용 광원으로 사용되기 위해서는 넓은 스펙트럼 폭을 가지며, 가간섭 길이가 짧은 특성을 가지는 조건을 만족해야 한다. 따라서, 반도체 레이저에서 레이징을 억제시켜 줌으로써 넓은 스펙트럼 폭을 가지도록 설계를 하였고, 광섬유와 결합효율을 높일 수 있도록 tapered 형태의 스트라입 구조를 채택하여 마스크 패턴을 형성하였다. 또한, 레이징을 억제하기 위하여 후면에 윈도우 영역을 두었고, 측방향으로 경사각을 두어 반사도를 낮추도록 설계 및 제작하였다. 7도와 15도의 측면 경사각을 가지는 구조와 굽은 스트라입 구조를 가지는 소자를 제작하여 특성을 측정한 결과, 광센서용 광원으로서 적용이 가능한 광출력 특성과 넓은 스펙트럼 폭을 가졌다.

온도구배에 의한 고출력 광섬유 레이저의 유도 브릴루앙 산란 억제 특성 (Characteristics of Stimulated Brillouin Scattering Suppression in High-power Fiber Lasers Using Temperature Gradients)

  • 정성묵;김기혁;이성헌;황순휘;양환석;문병혁;전영민;박민규;이정환
    • 한국광학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.167-173
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    • 2019
  • 본 논문에서는 고출력 광섬유 레이저의 유도 브릴루앙 산란 억제 특성을 분석하기 위하여, 구형파, 사인파, 임의파 조건의 온도구배 기구부를 설계 및 제작하였다. 또한 전광섬유 MOPA (master oscillator power amplifier) 구조의 이터븀 첨가 편광유지 광섬유 증폭기를 제작하였으며, 온도구배 조건별 역반사 스펙트럼 및 출력을 측정하였다. 구형파 조건의 온도구배에 의해 유도 브릴루앙 산란이 가장 효과적으로 억제되었으며, PRBS (pseudo-random binary sequence) 위상변조 조건과 온도구배 간의 유도 브릴루앙 산란 특성에 끼치는 상호 영향성을 분석하였다.

High Power Coherent Beam Combining Setup Using Modified Cascaded Multi-dithering Technique

  • Ahn, Hee Kyung;Lee, Hwihyeong;Kong, Hong Jin
    • Current Optics and Photonics
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    • 제2권5호
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    • pp.431-435
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    • 2018
  • A modified setup of a CMD technique for high power coherent beam combining was presented to address an issue of low damage threshold of electro-optic modulators. The feasibility of the modified setup was demonstrated by combining eight fiber beams, and it was successfully performed with ${\lambda}/44$ of residual phase error and 100 Hz of control bandwidth. It is expected that the modified CMD setup facilitates ultra-high power coherent beam combination without a limitation caused by the low damage threshold of electro-optic modulators.

Multi Carrier Generation Module을 이용한 10 GbE 광전송 시스템 설계 (Design of 10 GbE Optical Communication System Using Multi Carrier Generation Module)

  • 김형환;강은균
    • 전자공학회논문지
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    • 제53권11호
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    • pp.3-8
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    • 2016
  • 해외에서 수행된 연구를 참고하여 다중 캐리어 생성 모듈(MCGM)을 설계하였다. 다중 캐리어 생성 모듈(MCGM)을 이용하여 32개의 레이저 다이오드(LD)로 12.5 GHz 간격의 256개의 광 채널을 생성하고, 생성한 광 채널을 12.4Gbps로 변조 후 recirculating loop를 이용해 최대 1000km를 전송하여 생성한 광 채널의 성능을 확인 하였다. 실험 결과 LD에서 출력되는 광 채널의 파장에서 멀리 떨어진 채널은 노이즈 영향을 크게 받음을 알 수 있었다.