Lee Seong-Hyuk;Lee Jung-Hee;Kang Kwan-Gu;Lee Joon-Sik
Journal of Mechanical Science and Technology
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제20권8호
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pp.1292-1301
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2006
This article investigates numerically the carrier-phonon interactions in thin gallium arsenide (GaAs) film structures irradiated by subpicosecond laser pulses to figure out the role of several recombination processes on the energy transport during laser pulses and to examine the effects of laser fluences and pulses on non-equilibrium energy transfer characteristics in thin film structures. The self-consistent hydrodynamic equations derived from the Boltzmann transport equations are established for carriers and two different types of phonons, i.e., acoustic phonons and longitudinal optical (LO) phonons. From the results, it is found that the two-peak structure of carrier temperatures depends mainly on the pulse durations, laser fluences, and nonradiative recombination processes, two different phonons are in nonequilibrium state within such lagging times, and this lagging effect can be neglected for longer pulses. Finally, at the initial stage of laser irradiation, SRH recombination rates increases sufficiently because the abrupt increase in carrier number density no longer permits Auger recombination to be activated. For thin GaAs film structures, it is thus seen that Auger recombination is negligible even at high temperature during laser irradiation.
As laser pulse width becomes shortened from nanoseconds to femtoseconds, the effects caused by the dispersions of nonlinear optical mediums, such as group velocity mismatch and group velocity dispersion become considerably significant. The group velocity mismatch and group velocity dispersion are the major factors that lead to a decrease of frequency conversion efficiency and pulse spreading for picosecond and femtosecond pulses. (omitted)
강한 펄스 레이저가 렌즈에 의해 투명한 매질 속에 집광되면 가시광선 영역에서부터 적외선 영역에 걸친 넓은 파장대의 빛이 발생하게 되는데 이것을 White-Light Continuum이라고 한다. 이 현상은 1970년에 Alfano 와 Shapiro에 의해 처음으로 발견되었으며 그 후에 여러 투명한 매질들을 통해 White-light continuum의 발생이 확인되었다. 물($H_2O$)과 중수(D$_2$O)에서도 이런 펄스 백색광의 발생이 관찰되어졌으며 고체 매질에 비해 집광된 강한 빛에 의해 생기는 손상에 대한 self-healing이 뛰어나 백색광을 발생시키기 위한 이상적인 매질로 인식도고 있다. (중략)
For longer than picosecond pulses, bulk damage inside defect-free dielectrics involves the heating and multiplication of spurious electrons by the incident laser beam and transfer of this energy to the lattice. The situation is quite different for femtosecond pulses which are shorter than the time scale for electron energy transfer to the lattice. Damage caused by these pulses is produced with smaller statistical uncertainty and is controllable on a microscopic scale. These properties can be exploited to produce laser devices such as arrays of damage dots for all optical memories with high data storage density or arrays of parallel grooves to form transmission gratings. In this work, we observed characteristic of the femtosecond laser machining in BK7 and fused silica.
Kim, Hyun-Soo;Chu, Sung-Sil;Kim, Gwi-Eon;Lee, Won-Young;Kim, Ung
한국의학물리학회지:의학물리
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제6권2호
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pp.61-70
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1995
헤마토포르피린 유도체는 광역학 치료를 위한 활성감응제로 이용되고 있다. 본 연구는 헤마토포르피린 유도체 분자의 암세포와의 에너지 전달과정을 조사하기 위하여 동시 모드록킹된 색소 레이저와 ~70 피코초 ($10^{-12}$ sec) 시산 분해능을 갖는 단일광자 계수장치 장치를 이용하여 용액에서와 암세포에서 각각 시간분해 형광 스펙트럼을 측정 분석하였다. 측정된 스펙트럼은 deconvolution 방법으로 곡선맞춤되었는데 단량체의 느린 소멸 ($\tau$$_1$=6.3 ㎱)과 이량체의 빠른 소멸 ($\tau$$_1$= 250 ㎰)로 분석되었으며 정상상태에서의 흡수 및 형과 스펙트럼의 결과와 일치하였다. 농도를 일정하게 하고 극성 분자를 5%에서 95%까치 증가시키면서 형광 소멸 곡선을 측정하여 곡선 맞춤과 결과 빠른 소멸성분 ( $A_2$) 값이 증가하였으며 그 증가 폭이 비극성 분자인 메탄올에서 보다 현저하게 나타났다. 헤마토포르피린 유도체 용액에 암세포를 자연 부유시켜 형광 소멸 곡선을 비교 분석한 결과 암세포에 흡착되었을 때 유효 형광 수명 시간이 감소하였다. 이것은 단량체에 비하여 이량체가 암세포의 흡착에 관여하고 있다는 증거로 분석되었다.
본 연구에서는 능동형 모드록킹 방식을 이용하여 10 GHz의 고반복률을 가지는 초단펄스 광섬유 고리형 레이저를 제작하였다. 레이저 공진기의 모든 부분을 편광유지 광섬유로 구성하여 편광변화에 의한 불안정성이 없는 비교적 안정된 펄스를 얻을 수 있었으며, 투과 대역폭 2.4 nm의 파장가변 필터를 공진기 내부에 삽입하여 발진파장을 1530 nm에서 1560 nm 까지 조절할 수 있었고, 0.4 nm 파장 선폭과 8 psec 펄스폭, 그리고 1.2mW평균출력을 갖는 펄스를 발생시킬 수 있었다. 또한, 여기광의 세기에 따른 relaxation oscillation 주파수 변화를 측정함으로써 레이저 공진기의 손실을 알 수 있는 방법을 제안하였다.
Physical fundamentals of ultrashort femtosecond lasers are addressed along with emerging applications for precision manufacturing and metrology. Femtosecond lasers emit short pulses whose temporal width is in the range of less than a picosecond to a few femtoseconds, thereby enabling extremely high peak-power machining with less thermal damages. Besides, the broad spectral bandwidth of femtosecond lasers constructed in the form of frequency comb permits absolute distance measurements leading to ultraprecision positioning control and dimensional metrology.
Laser cutting cell of solar cells can achieve high voltage and efficiency through more array than conventional 6 inch cell compared to same area. In this study, we fabricated c-Si cutting cell with various lasers and laser conditions such as power, speed, and number of times. In the case of picosecond laser, excellent surface characteristics were obtained due to small surface defects and low thermal damage at the output of 20W and the speed of 100 mm/s. However, it is not possible to fabricate a cutting cell having good characteristics due to nonuniform cutting inside the wafer when the processing for forming a cutting cell is not sufficiently performed. For nanosecond lasers, the best wafer characteristics were obtained for fabrication of excellent cutting cells at a frequency of 500 kHz and a laser speed of 100 mm/s. However, the nanosecond laser has not been processed sufficiently in the condition of a number of times. As a result, it was confirmed that the wafer thickness was cut by $63{\mu}m$ of the cell thickness of $170{\mu}m$ in the condition of five times of laser process. It was found that more than 30% of the wafer thickness had to be processed to fabricate the cutting cell. After cutting the 6-inch cell having the voltage of 0.65 V, we obtained the voltage of about 0.63 V.
본 연구에서는 모드 잠금된 ps-펄스 광섬유 레이저와 연속 발진하는 좁은 선폭의 반도체 레이저를 이용하여 주기적 분극반전된 LiNbO3(periodically poled lithium niobate; PPLN) 결정에서 합주파수 생성 연구를 수행하였다. 모드 잠금된 펄스 레이저는 중심 파장이 1560.7 nm이고 스펙트럼의 폭은 약 1.1 nm이며, 연속 발진 반도체 레이저는 중심 파장이 1551 nm이고 스펙트럼의 폭은 약 6 MHz로 동작한다. 합주파수 생성을 효과적으로 수행하기 위해서 하나의 단일 모드 광섬유를 이용하여 PPLN 결정 내부에서 두 펌프 광원을 공간적으로 완전히 중첩하였다. 모드 잠금된 펄스 레이저와 좁은 선폭의 연속발진 반도체 레이저에 의해서 모드 잠금된 펄스 형태의 778 nm인 합주파수 생성을 스펙트럼과 시간적인 변화로 확인하였다. 본 연구 결과는 주파수 제어가 가능한 광주파수 빗(optical frequency comb)을 이용한 광주파수 측정 및 고분해 레이저 분광 연구 등 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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